海水资源的开发利用

海水资源的利用

• 利用途径：

  目前海水资源的利用主要包括海水农业、海水淡化和直接利用海水资源进行循环冷却等。

• 海水淡化：

  • 通过海水中提取淡水或从海水中把盐分离出来，都可以达到淡化海水的目的。

  • 海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法、离子交换法、海水冻结法和膜分离法等。

    其中蒸馏法的历史最悠久，技术和工艺也比较成熟，但该法会消耗大量的能源并在仪器中产生大量的锅垢，成本较高。

  • 海水淡化的关键是水脱盐的效率和环境、能源的关系。

  • 海水淡化发展前景广阔，已经成为世界许多国家解决缺水问题，普遍采用的一种战略选择。

海水制盐

• 从海水中制得的氯化钠除了供食用，同时也是生产烧碱、纯碱、钠、氯气、盐酸的工业原料。

  • 海水制盐的方法：从海水中制盐的方法有蒸发法（盐田法）、电渗析法、冷冻法等。

    蒸发法是历史最悠久，同时也是最简便和经济有效的方法，目前仍然以蒸发法（盐田法）为主。

  • 蒸发法的基本原理：在太阳的照射下，水分不断蒸发，当各种盐分别达到饱和程度时，依次以固态结晶形式析出。

  • 蒸发法的流程

    海水$\ce{->}$贮水池$\ce{->}$蒸发池$\ce{->}$结晶池（结晶池中固体NaCl结晶析出，母液可以用来制取多种化工产品）。

• 从海水中可以制取镁、钾、溴及其他化工产品。

• 海水淡化与化工生产、能源开发技术等相结合，成为海水综合利用的重要方向。下图为海水综合利用的示意图。

  

  • 由$\ce{MgCl2\cdot6H2O}$制备无水$\ce{MgCl2}$：

    $\ce{MgCl2\cdot6H2O\xlongequal[\Delta]{HCl气流}MgCl2 +6H2O}$

    $\ce{MgCl2\cdot6H2O}$必须在干燥的$\ce{HCl}$气流中加热才能得到$\ce{MgCl2}$。

  • 电解熔融氯化镁制备$\ce{Mg}$：

    $MgCl_2(熔融)\xlongequal{电解}Mg+Cl_2↑$

    $\ce{Mg}$在高温下能与$\ce{O2}$、$\ce{N2}$、$\ce{CO2}$等气体发生反应，应在$\ce{H2}$氛围中冷却。

海水提溴

工艺流程

主要过程

• 浓缩：海水晒盐提取粗盐的过程中$\ce{Br-}$得到浓缩。

• 氧化：将酸化后的浓缩海水中通入氯气，置换出海水中的溴元素。其原理为：

  $\ce{Cl2 +2Br^-=2Cl^- +Br2}$。

• 富集：利用溴的挥发性，用热空气或水蒸气将溴吹入吸收塔，吸收塔中有$\ce{SO2}$来还原溴蒸气，其原理为：

  $\ce{Br2 +SO2 +2H2O=H2SO4 +2HBr}$

• 提取：用$\ce{Cl2}$将$\ce{HBr}$氧化得到$\ce{Br2}$，再通过蒸馏、冷凝分离等得到产品溴。

从海水中获取能量

• 从海水中提取的铀和重水（化学式为$\ce{D2O}$），是核能开发的重要原料。
• 开发利用潮汐能、波浪能等新型能源。