海水的七十二变
海水的七十二变
晒盐剩下的苦卤里含有很多物质。它本身可以用来点豆腐,就是有使豆浆里的蛋白质凝固的作用。卤水是有毒的,歌剧《白毛女》里的佃户杨白劳就是服卤水自尽的。用苦卤提取除氯化钠以外的其他化学产品,比直接用海水提取好得多。苦卤的浓度大,而且把海水中主要的溶质氯化钠去掉了。海水中除氯、钠外,镁、硫、钙、钾也是主要元素,溴、碳、锶、硼、硅、氟是微量元素,而氮、锂、铷、磷、碘、铁、锌、钼等则是含量更低的痕量元素。一些元素只存在海水中,陆地上几乎没有,只能想法从海水中提取;而另一些元素在陆地上更好开采,就不用从海水中收集了。
一些元素只存在海水中,陆地上几乎没有
溴基本上都蕴藏在海水里,它本身也是液态的,陆地上的溴还不足世界总量的1%。溴是很有用的元素,可以作为消防用的阻燃剂。溴化物放到汽油里可以抗爆,汽车用的无铅汽油就是这么做出来的,能使汽车的耗油量降低30%。溴还是制造染料、精炼石油以及制造感光材料不可缺少的原料。在有机合成工业中,溴是优良的中间体。常用的红药水、安眠镇静剂都是用溴做主要原料制成的。溴还能用来做农药,杀灭害虫。
因为溴是海生元素,所以只能从海水或卤水中提取。制溴的方法是空气吹出法和蒸汽蒸馏法。空气吹出法的步骤是酸化、氧化、吹出、吸收和蒸馏。吸收是很关键的步骤,找出一种专门的物质,既能从混合物中把需要的溴吸收,又能很容易地把溴解脱出来。以前都是用二氧化硫或碱当吸收剂,后来开发出一种液一固分配型吸收剂,它富集溴的本领很大,而且把溴解吸出来以后,吸收剂还能反复使用。海水提溴的技术已经产业化了。
海水的苦味就是硫酸镁的味道
镁是一种重量轻、强度大的金属,是重要的金属结构材料,镁的铝合金大量用在飞机、导弹和航天器上。镁的氧化物氧化镁是耐高温的耐火材料,炼钢和其他冶金工业用的炉子上都少不了它。镁是组成叶绿素的主要元素,它能促进作物对磷的吸收,所以在化肥中也不可少,常用的有钙、镁、磷肥。海水中氧化镁和硫酸镁的含量仅次于氯化钠,海水的苦味就是硫酸镁的味道。
从海水中制取镁的工序并不复杂,把石灰乳加入海水中,沉淀出氢氧化镁,注入盐酸,就得到氧化镁。把氧化镁还原可以得到金属镁。电解海水也能得到金属镁。苦卤自然冷冻能结晶出硫酸镁。氢氧化镁也是一种阻燃剂。硫酸镁是化工原料,还是泻药。
国外海水提镁产业已有相当大的规模。我国陆地上的镁矿比较多,还未大规模地从海水中提取镁。
钾是植物生命的延续及生长发育所必需的重要元素,它能促进光合作用,又能增加农作物的抵抗能力,使基秆挺直,抗旱、抗寒和抗病虫害的能力提高。钾化合物是重要的基本工业原料。
陆地上的钾盐蕴藏在古海洋干涸后遗留下来的盐湖或古海底的岩石里。世界上的钾盐资源是丰富的,但是分布不均匀,大部分集中在俄罗斯和加拿大,我国只有青海的察尔汗盐湖中才有。海水中钾的含量虽然相当高,可是由于与铀、镁和钙等含量更高的离子共存,所以从海水中提取钾并不那么容易。关键也是在于寻找有效的吸附剂,还得易于解吸才行,现在找到一种叫做冠醚的复杂的有机物可以作为吸附剂。我国试用沸石作为吸附剂也很有效。从苦卤中可以用不同温度下各种盐类溶解度的差异使钾盐与其他盐分离。尽管有这些方法,可是因为成本太高,都没有实用价值。由于我国陆地上出产的钾盐不够用,而钾又是重要的化肥,所以将来还得开发成本较低的从海水或卤水中提取钾的工艺,找出更理想的吸附剂。
提取碘的方法是别具一格的。海带等褐藻类植物有惊人的富集碘的本领,干海带中含碘0.3%~0.5%,甚至高达1%,比海水中碘的浓度高出几十万倍。利用海带将碘富集之后,再用离子交换树脂吸附,可以得到碘。碘除了用作医药制剂之外,还是火箭燃料的添加剂,精制高纯度半导体材料时要用到它,在照相、橡胶和染料等工业中也不能缺少,切削钛等超硬质合金时,必须用碘的有机化合物作润滑剂。
每升海水中虽然只有0.033毫克的铀,可是海水中总的铀储量却相当于陆地的4500倍,海洋将来可能变成核燃料的仓库。海水提铀的办法也是吸附法,试用过的吸附剂既有无机物,也有合成的有机物。由于海水中铀的含量很低,必须使非常大量的海水与吸附剂接触,吸附剂才能起作用,用泵抽取海水是不够的,而且耗电太多,只能利用波浪、潮汐和海流等自然力不断输送新鲜海水。人们在海洋中找到一种能富集铀的单细胞绿藻,它体内的含铀量比海水高5万倍。就像用海带富集和提取海水中的碘一样,也可以用这种单细胞绿藻富集和提取海水中的铀。
锂在陆地上是资源比较缺乏的元素,可它又是未来的能源和制造电池的原料,在工业上的其他用途也很广。从苦卤中结晶出氯化锂,用树脂吸附,反复浓缩纯化,就能得到锂产品了。
从海水中提取痕量元素是完全可能的,问题是目前成本太高,还达不到实用的程度。需要是最大的动力。到了陆地资源枯竭的时候,人类必然会进一步地发展新的技术,去大规模地提取海水中的痕量元素。