海洋中的化学

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1、1．3．1海洋中的碱金属一、锂锂是一种稀有金属，作为锂电池的原料，在个人电脑和电动汽车等领域得到广泛应用，日本所需的锂完全依赖进口。全球陆地蕴藏的锂有限，据推测只有约1400万吨，不过海水中却有丰富的锂，据估计达到2300亿吨，但是由于浓度很低，很难提取出来。已有国家通过蒸发含有锂的盐湖水来提取锂。日本原子能研究开发机构近日宣布，其研究小组开发出了一种从海水中高效提取锂的技术，这可能会帮助缺乏锂资源的日本今后以较低成本从海水中获得锂。　　研究小组利用新技术制作了从海水中提取锂的装置，这种装置是一个每边长约7厘米的立方

2、体，内部被只能通过锂离子的特殊膜分为两部分，一部分用来放海水，另一部分则加入了盐酸。在两个部分分别安装上电极，用导线连接后，当导线中有电流通过时，海水中的锂就会透过膜，移动到另一边有盐酸的部分。　　锂溶解在盐酸中后，再加入碳酸钠就很容易沉淀，因此最后的分离较容易。　　据介绍，利用这种装置进行实验时，30天后能从约25升海水中提取约1.8毫克锂，提取率达到50%以上。　　日本原子能研究开发机构认为，利用这项技术，今后将有望以很低的成本获得海水中丰富的锂。二、钠海水中含有各种盐类，其中百分之90左右是氯化钠，也就是食盐。

3、另外还含有氯化镁、硫酸镁、碳酸镁及含钾、碘、钠、溴等各种元素的其他盐类。形成原因有两种说法:一种认为最初大洋中的海水所含的盐分很少，甚至是淡水。而现在海水中含有的盐，多数是陆地上岩石土壤里的盐分，受到了雨水的浸洗溶解，流入小溪，河流，经过河川流入海洋，天长日久水分蒸发而盐分逐渐积累起来。一些观测结果表明，现在每年经江河带进海中的盐分有39亿吨。因此，有的地质学家根据海水中盐分的多少，来计算地球的年龄。另一种认为最初的海水它本身就是咸的。这是因为提出这种说法的科学家，他们长期地观测海水中盐分的变化，发现海水中的盐分并不

4、是随着时间而增加的。但是在地球发展的各个时期中，海水中所含有的盐分的数量和成分都有所不同，产生这种变化的原因，至今仍在探索之中。三、钾海水提钾引领化肥"革命"　　"这钾肥的价格什么时候才能下去呀，一年在地里辛辛苦苦忙到头，好容易挣点钱，却被这肥料抢去一块。"又是一年春播时，当农民四处张罗着买种子肥料时，不少人为居高不下的钾肥价格叹起了气。　　在大家的印象中，这几年钾肥的价格是"噌噌"地往上长，2005年更是达到了极致。据有关部门统计，这一年我国钾肥价格上涨了一倍，全国农民为此多支出了60亿元。　　直接导致这一后果的，

5、是国际钾肥价格的上扬。　　世界上陆地钾资源主要垄断在俄罗斯、加拿大、美国等七国手中，我国的钾资源相当贫乏，陆地钾资源可开采量仅占世界陆地可开采量的4%。而我国钾肥的消费量却位列世界第二，每年自己生产的钾肥仅能满足国内市场20%的需求，年进口量达700万吨以上，耗资近百亿元。　　由于依赖进口，钾肥的价格受外商控制。近年来外商形成了价格同盟，共同提高了钾肥价格。2005年，我国氯化钾进口到岸价上涨到1800-2000元/吨。　　价格一个劲地长，可钾肥该用还得用。"作物营养三大宝，氮、磷、钾肥不可少。"钾是肥料的三要素之一

6、，在平衡施肥中不可或缺。目前国际上氮磷钾的比例为1：0.5：0.5，而我国仅为1：0.4：0.2，低于世界平均水平。要想达到平均水平，我国钾的需求量还会继续增大。从我国的中长期发展来看，钾资源的开发已影响到了我国的粮食安全、资源安全。我国是农业大国，钾肥用量居世界前列，但由于陆地钾矿资源短缺，致使钾肥自给率不足20%，每年进口量在700万吨以上，耗资近百亿元。　　然而，海水中钾的总储量达550万亿吨，是全球陆地钾矿总储量的3万倍，是取之不尽用之不竭的钾矿资源。一个世纪以来，世界上许多沿海国家投入大量人力物力研究海水钾

7、资源的利用技术，共提出上百种方法，但都因提取成本过高未能实现工业化生产，一时间，海水提钾工业化成了一项世界性难题。　　诱人的海水钾资源，引起了人们的广泛关注。自1940年挪威化学家J.Kielland获得第一个海水提钾专利权以来，世界各沿海国家投入大量的人财物力，进行海水提钾技术的研究，共提出包括化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法、离子交换法等多种技术路线的上百种方法。由于提取成本不过关，或因污染严重，多数方法无法实现工业化。　　海水提取钾四法　　■六硝基二苯胺法　　1940年由挪威化学家J·Kielland首先提出，

8、并获得了一系列专利。此法的原理是利用六硝基二苯胺钾盐难溶，而其钙盐易溶的特点。1950-1955年以此法进行了中试，因试验车间爆炸而停止。　　由于六硝基二苯胺易爆，且毒性较高、对海水产生污染，故此法很难实现工业化。　　■液膜萃取法　　本法的基本原理是利用钾在萃取剂相与海水相的分配系数的不同，以达到增浓和分离的目的。研究过的萃取剂有聚环醚、有机酸