化學元素的故鄉(xiāng)
海水中溶解了大量的氣體物質和各種鹽類。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。人們早就想到應該從這個巨大的寶庫中去獲取不同的元素。傳說炎帝時就有鳳沙氏教民煮海水為鹽的故事。當今世界上，生產(chǎn)海鹽的國家已達80多個，制鹽工業(yè)的新工藝、新技術也如雨后春筍般地迅速發(fā)展，從最古老的日曬法到先進的塑苫技術，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。
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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。海水中蘊藏著極其豐富的鉀鹽資源，據(jù)計算總儲量達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％以上的溴都蘊藏在汪洋大海中，故溴還有“海洋元素”的美稱。據(jù)計算，海水中的溴含量約65毫克／厘3，整個大洋水體的溴儲量可達l×1014噸。早在19世紀初，法國化學家就發(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、導彈和飛機制造業(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于2250噸優(yōu)質煤。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，約相當于陸地總儲量的2000倍。
從本世紀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的無機吸附劑的研究進展最快。當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合型鈦吸附劑。現(xiàn)在海水提鈾已從基礎研究轉向開發(fā)應用研究。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，所含的裂變能相當于l×1016噸優(yōu)質煤，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、陶瓷等領域的應用也有較大發(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堆的減速劑和傳熱介質，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熱核聚變的研究得以解決，從海水中大規(guī)模提取重水一旦實現(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)的各種化學元素外，海水還將無私地奉獻給人類全部其他微量元素。
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