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第12章 取之不尽的海水资源(3)

其实,人们并不是闲着没事去进行海水淡化,而是因为实在没有水,被水逼得才这样做。例如,中东地区的科威特和沙特阿拉伯,由于气候炎热,干旱缺水,地形以沙丘和沙漠为主,水资源短缺使人们生活困难,工业发展落后,为了有所发展,过去只好靠船载车拉,到国外去运水,如今已建起了许多淡化工厂,并将淡化的水储存在水塔之中,保证居民的用水,缓解了水资源短缺的情况。

洁白食盐海水生:海水制盐

盐是人体正常运转的必要条件。人只有每天吃盐,才能维持体液的正常盐分。医学资料显示:人的血清中含盐0.9%。所以浓度为0.9%的盐水叫做生理盐水,在人们挂吊瓶的时候所注射的就是这种生理盐水。健康人每天需要补充10~12克盐。当然,盐对人体的新陈代谢有着非常重要的作用。另外,胃液中的盐酸的生成也离不开盐,盐酸不仅有助于消化,而且还能杀菌,它能杀死随食物进入胃里的细菌。因此食盐对人体正常的生理活动是非常重要的,也是非常必要的。

在古代,由于技术落后,所以即使是在含盐丰富的大海,人们仍然没有盐吃。而在那些离海较远的内陆地区,盐就是“宝”。在公元6世纪的撒哈拉南部,50克食盐可换50克白金。可见,盐是多么的贵重。而阿比西尼亚曾以盐砖作通用货币,用盐换奴隶。在古代,当国王就餐的时候,盐必须放在他的面前,而其他成员,只有王公贵族,才能坐在盐的附近,从这个方面来说,盐成了区分人的地位身份的重要标志。另外,还有一些国家用盐支付工资,如古罗马士兵领饷就是领盐。另外,古代人们随身带着一包盐,驱邪压惊,如同护身符,如果遭遇不幸,就轻轻呼唤:“我要吃盐,我要吃盐。”如果不小心把盐罐子打碎了,就认为有坏事要发生了,是不祥之兆。在今天我们看来,这些情况真是不可思议。

当然,很多人也许会说“在我印象中,盐从来就没贵过。”的确,由于现在的工业比较发达,所以可以从海中提取大量的盐,盐的价格也就便宜了。无论如何,我们还要把盐看做是宝,不能因为它多就轻视它。因为无论是对人类还是对一个国家,盐是必要物品。

如今,太阳蒸发法是从海水中取盐的最普遍方法,其基本步骤是:先把海水引入盐田,然后经过日晒风吹,盐分不断加大,最后变成苦卤,苦卤再晒,排除氧化铁、硫酸钙之类的杂质,析出盐分,使之成为氯化钠结晶,此时海盐就形成了。另外还可采用一些其他的方法,如前苏联、瑞典采用冷冻法,而日本由于没有好的温度和降雨条件,所以主要采用电渗析法。冷冻法和电渗析法不仅是海水淡化的方法,而且也是海水制盐的方法,在这个过程中,淡化海水和制盐这两个任务都能完成,能够取得很好的经济效益。

我国海域辽阔,不仅有大量土地可以开辟为盐田,而且气候也适合晒盐,特别是渤海、黄海沿岸,由于其降雨量少,蒸发量大,所以特别有利于生产食盐。

其实,我国有悠久的用海水来生产食盐的历史。据一些史料记载,在公元前4000多年夙沙氏就教人民煮海水为盐。另外,从福建省发掘出土的古物中有熬盐工具,这说明在仰韶时期,当地已用海水煮盐。另外,在春秋时期,作为齐桓公的宰相,管仲专设了盐官煮盐。到明朝永乐年间,人们开始废锅灶,建盐田,改火煮为日晒。总之,制盐方法在逐步改进。

在过去,我国多使用涨潮纳水、人工扒盐、手推车运等老办法来制盐,导致盐民非常辛苦。如今随着工业生产的不断发展,电力机械扬水,收盐机扒盐,水力管道运输,不仅增加了产量,而且还带动了经济的发展。另外,我们还在盐场新建了一批化工厂,生产产品,如氯化钾、氯化镁、芒硝、溴素……总之,效果非常明显。

源源铀素海水取:海水提铀

众所周知,杀伤力最大的武器就是原子弹,它有多种破坏因素,如冲击波、光辐射和放射性污染……它威慑力特别大,让人感到害怕。它里面究竟是什么材质让其有如此大的威力,原来是铀。而具有很大推动力量的核潜艇是用什么做燃料呢?当然还是铀。铀裂变时能释放出巨大的能量。随着核武器和和平利用原子工业的飞速发展,人类对铀的需要越来越大。然而,陆地上铀的贮量是非常少的,而海水里含铀浓度虽然不高,但海水极多,铀的总量非常大。鉴于此,人类开始想办法从海水中提炼铀为人类造福。对海水中铀的研究,可以追溯到1935年,当时有人测定海水中的含铀量,但没有方法从海水中提取这含量极稀的铀。到20世纪70年代能源危机日趋严重,铀价上涨,铀生产国限制输出,那些缺铀国家,迫切希望扩大铀的来源,所以开始重视海水提铀的研究。为此,许多国家成立了研究机构,制定了研究规划,采取了实际步骤,大力研究海水提铀的系统工程。

然而,海水提铀也不是那么容易的,它面临着很多困难,如水中含量太稀,提铀成本过高……所以,针对这些问题,人们提出了富集铀的办法。经过研究,科学家发现一种萃取法,即以磷酸二丁酯作萃取剂,在旋转的圆形柱中与酸化的海水接触进行抽铀,每20升海水可获60微克铀。虽然,这种方法有很大的可行性,但是由于溶剂耗费太大,生产困难,所以并没有引起人们的重视。后来还研究了其他一些方法,如起泡分离法、生物富集法、吸附法……这些都可以使水中微量的铀富集起来,然而也是存在很多问题的,如技术复杂、成本过高、机械强度不够、条件不成熟。相信通过努力,海水提铀工业化目标一定会顺利实现。

热冷海水孕育电:海水发电

关于海水发电,或许你会存在很多疑问,如海水中有电吗?这些电来自何处?能用来照明、开机器吗……

其实这里我们所说的海水中的电,与电鳐、电鳗等海洋生物所发出的电以及开采海下石油、天然气燃烧发的电不同,它是海水运动所产生的能量转换来的电。海水中的电不仅可以照明,使机器运转,而且最主要的优点是廉价,而且丰富。

如果你去过海边,肯定对海浪拍打沙滩感到特别惊奇,心想:海水每天都这样运动,它不累吗?它的这种劲头儿是从哪里来的呢?同时,如果你仔细观察的话还会发现海边的岩石已经是千疮百孔。可见海浪有着非常大的威力。

海水运动包括水平运动和升降运动,海浪冲击只是水平运动,然而,它却有着惊人的能量。可见升降运动所产生的能量更让人震惊。之前我们提到过潮汐能,它可以用来发电,而且储量是非常丰富的,可谓用之不竭。

在热带海区,由于太阳直射,所以大部分的太阳能都被海水所吸收,海面温度也非常高,然而,稍微往下,海水温度就会降得很低,在这个温度差之间也会有很大的能量。

法国物理学家德阿松瓦是第一个提出温差发电方案的人,而克劳德和布射罗是第一次用事实证明可以发电人,他们两个都是德阿松瓦的学生。

1926年11月15日,在法兰西科学院大厅里,在场人的目光都集中到试验台两个烧瓶和连着一圈电线的小灯泡上。左边的烧瓶里放入冰块,并保持在0℃。当克劳德开动真空泵抽水机抽出右边烧瓶中的空气时,温水沸腾,水蒸气吹动涡轮机旋转并带动发电机发电。一瞬间3个小灯泡同时发出耀眼的光芒,温差发电成功了。

为什么真空泵抽出烧瓶内的空气,温水就沸腾起来了呢?这是因为开动真空泵后,瓶里气压变低,水的沸点也会慢慢地变低。实验表明:当水的压力只有大气压的1/25时,水的沸点只有28℃,水便迅速变为蒸汽。而高速的蒸汽推动涡轮机转动,涡轮机又带动发电机,最终就会有电产生。通过涡轮机的蒸汽进入左边的瓶子后,被瓶内冰块冷却而凝结成水,所以右边瓶中始终保持低压,水也不断汽化。虽然实验很小,但是却能说明一些问题,那就是海水温差可以发电。1930年,克劳德在古巴建立了世界上第一座水温差发电站,这给其他国家带来了启示。

其实,海水的珍贵远不在于此。到目前为止,已知的海水元素有80多种,但其提取成本过大,难度也是非常大的。这还需要人类的继续研究和努力。

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