化學(xué)元素的故鄉(xiāng)

　　海水中溶解了大量的氣體物質(zhì)和各種鹽類。人類在陸地上發(fā)現(xiàn)的lOO多種元素，在海水中可以找到80多種。人們早就想到應(yīng)該從這個(gè)巨大的寶庫中去獲取不同的元素。傳說炎帝時(shí)就有鳳沙氏教民煮海水為鹽的故事。當(dāng)今世界上，生產(chǎn)海鹽的國家已達(dá)80多個(gè)，制鹽工業(yè)的新工藝、新技術(shù)也如雨后春筍般地迅速發(fā)展，從最古老的日曬法到先進(jìn)的塑苫技術(shù)，海鹽大大滿足了人類與日俱增的耗鹽量需求。人們利用海鹽為原料生產(chǎn)出上萬種不同用途的產(chǎn)品，例如燒堿(NaOH)、氯氣、氫氣和金屬鈉等，凡是用到氯和鈉的產(chǎn)品幾乎都離不開海鹽。

在海洋中存在著多種元素

　　難以提取的鉀是植物生長發(fā)育所必須的一種重要元素，它也是海洋寶庫饋贈給人類的又一種寶物。海水中蘊(yùn)藏著極其豐富的鉀鹽資源，據(jù)計(jì)算總儲量達(dá)5×10¹³噸，但是由于鉀的溶解性低，在l升海水中僅能提取380毫克鉀。而且，鉀與鈉離子、鎂離子和鈣離子共存，分離較困難，致使鉀的工業(yè)開采步履維艱。目前，已有采用硫酸鹽復(fù)鹽法、高氯酸鹽汽洗法、氨基三磺酸鈉法和氟硅酸鹽法等從制鹽鹵水中提取鉀；采用二苦胺法、磷酸鹽法、沸石法和新型鉀離子富集劑從海水中提取鉀。

　　溴是一種貴重的藥品原料，可以生產(chǎn)許多消毒藥品。例如大家熟悉的紅藥水就是溴與汞的有機(jī)化合物，溴還可以制成熏蒸劑、殺蟲劑、抗爆劑等。地球上99％以上的溴都蘊(yùn)藏在汪洋大海中，故溴還有“海洋元素”的美稱。據(jù)計(jì)算，海水中的溴含量約65毫克／厘³，整個(gè)大洋水體的溴儲量可達(dá)l×10¹⁴噸。早在19世紀(jì)初，法國化學(xué)家就發(fā)明了提取溴的傳統(tǒng)方法(即以中度鹵水和苦鹵為原料的空氣吹出制溴工藝)，這個(gè)方法也是目前工業(yè)規(guī)模海水提溴的惟一成熟方法。此外，樹脂法、溶劑萃取法和空心纖維法提溴新工藝正在研究中。隨著新方法的不斷出現(xiàn)，人們不僅能從海水中提取溴，還能從天然鹵水及制鉀母液中獲取溴，溴的產(chǎn)量也大大增加了。

　　鎂不僅大量用于火箭、導(dǎo)彈和飛機(jī)制造業(yè)，它還可以用于鋼鐵工業(yè)。近年來鎂還作為新型無機(jī)阻燃劑，用于多種熱塑性樹脂和橡膠制品的提取加工。另外，鎂還是組成葉綠素的主要元素，可以促進(jìn)作物對磷的吸收。鎂在海水中的含量僅次于氯和鈉，總儲量約為1．8×10¹⁵噸，主要以氯化鎂和硫酸鎂的形式存在。從海水中提取鎂并不復(fù)雜，只要將石灰乳液加入海水中，沉淀出氫氧化鎂，注入鹽酸，再轉(zhuǎn)換成無水氯化鎂就可以了。電解海水也可以得到金屬鎂。全世界鎂砂的總產(chǎn)量為7．6×10⁶噸/年，其中約有2.6×10⁶噸是從海水中提取的。美國、日本、英國等是目前世界上生產(chǎn)海水鎂砂產(chǎn)量較多的國家。

　　鈾是高能量的核燃料，1千克鈾可供利用的能量相當(dāng)于2250噸優(yōu)質(zhì)煤。然而陸地上鈾礦的分布極不均勻，并非所有國家都擁有鈾礦，全世界的鈾礦總儲量也不過2×10 ⁶噸左右。但是，在巨大的海水水體中，含有豐富的鈾礦資源，總量超過4×10⁹噸，約相當(dāng)于陸地總儲量的2000倍。

　　從本世紀(jì)60年代起，日本、英國、聯(lián)邦德國等先后著手從海水中提取鈾的工作，并且逐漸建立了多種方法提取海水中的鈾。以水合氧化鈦吸附劑為基礎(chǔ)的無機(jī)吸附劑的研究進(jìn)展最快。當(dāng)今評估海水提鈾可行性的依據(jù)之一仍是一種采用高分子粘合劑和水合氧化鉆制成的復(fù)合型鈦吸附劑�，F(xiàn)在海水提鈾已從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向開發(fā)應(yīng)用研究。日本已建成年產(chǎn)10千克鈾的中試工廠，一些沿海國家亦計(jì)劃建造百噸級或千噸級鈾工業(yè)規(guī)模的海水提鈾廠。如果將來海水中的鈾能全部提取出來，所含的裂變能相當(dāng)于l×10¹⁶噸優(yōu)質(zhì)煤，比地球上目前已探明的全部煤炭儲量還多1000倍。

　　“能源金屬”鋰是用于制造氫彈的重要原料。海洋中每升海水含鏗15～20毫克，海水中鋰總儲量約為2．5×10¹¹噸。隨著受控核聚變技術(shù)的發(fā)展，同位素鋰6聚變釋放的巨大能量最終將和平服務(wù)于人類。鋰還是理想的電池原料，含鏗的鋁捏合金在航天工業(yè)中占有重要位置。此外，鋰在化工、玻璃、電子、陶瓷等領(lǐng)域的應(yīng)用也有較大發(fā)展。因此，全世界對鏗的需求量正以每年7％～11％速度增加。目前，主要是采用蒸發(fā)結(jié)晶法、沉淀法、溶劑萃取法及離子交換法從鹵水中提取鋰。

　　重水也是原子能反應(yīng)堆的減速劑和傳熱介質(zhì)，也是制造氫彈的原料，海水中含有2×10¹⁴噸重水，如果人類一直致力的受控?zé)岷司圩兊难芯康靡越鉀Q，從海水中大規(guī)模提取重水一旦實(shí)現(xiàn)，海洋就能為人類提供取之不盡、用之不竭的能源。

　　除了上述已形成工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的各種化學(xué)元素外，海水還將無私地奉獻(xiàn)給人類全部其他微量元素。

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