1、按住 Ctrl 键单击鼠标打开配套教学视频名师讲课播放 化学选修 2化学与技术 第一单元 走进化学工业 教学重点（难点）： 1、化工生产过程中的基本问题。 2、工业制硫酸的生产原理。平衡移动原理及其对化工生产中条件控制的意义和作用。 3、合成氨的反应原理。合成氨生产的适宜条件。 4、氨碱法的生产原理。复杂盐溶液中固体物质的结晶、分离和提纯。 知识归纳： 1 制硫酸 反应原理 造气：S+O 2=SO2 催化氧化：2SO 2+O2 催 化 剂 2SO3 吸收：SO 3+H2O=H2SO4 98.3%的硫酸吸收。 原料选择 黄铁矿：FeS 2 硫磺：S 反应条件 2SO2+O2 催 化 剂 2SO3
2、 放热 可逆反应（低温、高压会提升转化率） 转化率、控制条件的成本、实际可能性。400500，常压。 钒触媒：V 2O5 三废处理 废气：SO 2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2+H 2O 废水：酸性，用碱中和 废渣：黄铁矿废渣炼铁、有色金属；制水泥、制砖。 局部循环：充分利用原料 能量利用 热交换：用反应放出的热预热反应物。 2 制氨气 反应原理 N2+3H2 催 化 剂 高 温 高 压 2NH3 放热、可逆反应（低温、高压会提升转化率） 反应条件：铁触媒 400500，10MPa30MPa 生产过程 1、造气：N 2:空气（两种方法，(1)液
3、化后蒸发分离出氮气和液氧，沸点 N2196，H 2183；(2)将氧气燃烧为 CO2 再除去） 。 H2:水合碳氢化合物（生成 H2 和 CO 或 CO2） 2、净化：避免催化剂中毒。 除 H2S：NH 3H2O+H2S=NH4HS+H2O 除 CO：CO+H 2O=CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 3、氨的合成与分离：混合气在合成塔内合成氨。出来的混合气体中 15为氨 气，再进入冷凝器液化氨气，剩余原料气体再送入合成塔。 工业发展 1、原料及原料气的净化。2、催化剂的改进（磁铁矿）3、环境保护 三废处理 废气：H 2S直接氧化法（选择性催化氧化） 、循环。 CO2生产尿
4、素、碳铵。 废液：含氰化物污水生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等。 含氨污水蒸馏法回收氨，浓度较低可用离子交换法。 废渣：造气阶段产生氢气原料的废渣。煤渣（用煤） ，炭黑（重油） 。 3 制纯碱 1、CO 2 通入含 NH3 的饱和 NaCl 溶液中 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH 4Cl 2、2NaHCO 3 Na2CO3+CO2+H 2O 氨碱法 （索尔维） 缺点：CO 2 来自 CaCO3，CaOCa(OH) 22NH 3+CaCl2+2H2O CaCl2 的处理成为问题。和 NaCl 中的 Cl 没有充分利用，只有 70
5、。CaCO 3 的利用不够充分。 联合法 （侯德榜） 与氨气生产联合起来： NH3、CO 2 都来自于合成氨工艺；这样 NH4Cl 就成为另一产品化肥。综合利用 原料、降低成本、减少环境污染，NaCl 利用率达 96。 资料： 一、硫酸的用途 硫酸是基本化学工业中重要产品之一。它不仅作为许多化工产品的原料，而且还广泛 地应用于其他的国民经济部门。它的应用范围日益扩大，需要数量日益增加。硫酸作用如 下： 1、为农业生产服务 (1)肥料的生产。 硫酸铵（俗称硫铵或肥田粉）：2NH 3 + H2SO4(NH 4)2SO4； 和过磷酸钙（俗称过磷酸石灰或普钙）：Ca 3(PO4)2 + 2H2SO4C
6、a(H 2PO4)2 + 2CaSO4； (2)农药的生产。 如硫酸铜、硫酸锌可作植物的杀菌剂，硫酸铊可作杀鼠剂，硫酸亚铁、硫酸铜可作除莠 剂。最普通的杀虫剂，如 1059 乳剂(45%)和 1605 乳剂(45%)的生产都需用硫酸。为大家所 熟悉的滴滴涕，每生产 1t 需要 20%发烟硫酸 1.2t。 2、为工业生产服务 (1)冶金工业和金属加工。 在冶金工业部门，特别是有色金属的生产过程需要使用硫酸。例如：电解法精炼铜、锌、 镉、镍时，电解液用硫酸，某些贵金属的精炼，也需要硫酸来溶解去夹杂的其他金属。在 钢铁工业中进行冷轧、冷拔及冲压加工之前，都必须用硫酸清除钢铁表面的氧化铁。在轧 制薄板
7、、冷拔无缝钢管和其他质量要求较高的钢材，都必须每轧一次用硫酸洗涤一次。另 外，有缝钢管、薄铁皮、铁丝等在进行镀锌之前，都要经过用硫酸进行酸洗手续。在某些 金属机械加工过程中，例如镀镍、镀铬等金属制件，也需用硫酸来洗净表面的锈。在黑色 冶金企业部门里，需要酸洗的钢材一般约占钢总产量的 5%6% ，而每吨钢材的酸洗，约 消费 98%的硫酸 30 kg50kg 。 (2)石油工业汽油、润滑油等石油产品的生产。 需要浓硫酸精炼，以除去其中的含硫化合物和不饱和碳氢化合物。每吨原油精炼需要硫 酸约 24kg，每吨柴油精炼需要硫酸约 31kg。石油工业所使用的活性白土的制备，也消耗不 少硫酸。 (3)其他化
8、工生产和其他工业部门。 例如，在浓缩硝酸中，以浓硫酸为脱水剂；氯碱工业中，以浓硫酸来干燥氯气、氯化氢 气等；无机盐工业中，如冰晶石(Na 3AlF6)、硼砂(Na 2B4O710H2O)、磷酸三钠、磷酸氢二钠、 硫酸铅、硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁以及其他硫酸盐的制备都要用硫酸。许多无机酸如磷 酸、硼酸、铬酸(H 2CrO4，有时也指 CrO3)、氢氟酸、氯磺酸(ClSO 3H)；有机酸如草酸 (COOH)2、醋酸等的制备，也常需要硫酸作原料。此外炼焦化学工业（用硫酸来同焦炉气 中的氨起作用副产硫酸铵） 、电镀业、制革业、颜料工业、橡胶工业、造纸工业、油漆工业 （有机溶剂的制备） 、工业炸药和铅蓄
9、电池制造业等等，都消耗相当数量的硫酸。 3、解决人民“穿 ”与“ 用”等问题。 (1)化学纤维的生产。 粘胶丝，它需要使用硫酸、硫酸锌、硫酸钠的混合液作为粘胶抽丝的凝固浴。每生产 1t 粘胶纤维，需要消耗硫酸 1.2t1.5t ，每生产 1t 维尼龙短纤维，就要消耗 98%硫酸 230kg， 每生产 1t 卡普纶单体，需要用 1.6t20%发烟硫酸。此外，在尼龙、醋酸纤维、聚丙烯腈纤 维等化学纤维生产中，也使用相当数量的硫酸。 (2)化学纤维以外的高分子化合物生产。 塑料等高分子化合物，在国民经济中越来越占有重要的地位。每生产 1t 环氧树脂，需用 硫酸 2.68t，号称“ 塑料王”的聚四氟乙
10、烯，每生产 1t，需用硫酸 1.32t；有机硅树胶、硅油、 丁苯橡胶及丁腈橡胶等的生产，也都要使用硫酸。 (3)染料工业。 几乎没有一种染料（或其中间体）的制备不需使用硫酸。偶氮染料中间体的制备需要进 行磺化反应，苯胺染料中间体的制备需要进行硝化反应，两者都需使用大量浓硫酸或发烟 硫酸。所以有些染料厂就设有硫酸车间，以配合需要。 (4)日用品的生产。 生产合成洗涤剂需要用发烟硫酸和浓硫酸。塑料的增塑剂（如苯二甲酸酐和苯二甲酸酯） 、 赛璐珞制品所需的原料硝化棉，都需要硫酸来制备。玻璃纸、羊皮纸的制造，也需要使用 硫酸。此外，纺织印染工业、搪瓷工业、小五金工业、肥皂工业、人造香料工业等生产部 门
11、，也都需要使用硫酸。 (5)制药工业。 磺胺药物的制备过程中的磺化反应，强力杀菌剂呋喃西林的制备过程中的硝化反应，都 需用硫酸。此外，许多抗生素的制备，常用药物如阿斯匹林、咖啡因、维生素 B2、B12 及 维生素 C、某些激素、异烟肼、红汞、糖精等的制备，无不需用硫酸。 4、巩固国防 某些国家硫酸工业的发展，曾经是和军用炸药的生产紧密连结在一起的。无论军用炸药 （发射药、爆炸药）或工业炸药，大都是以硝基化物或硝酸酯为其主要成分。主要的有硝 化棉、三硝基甲苯(TNT)、硝化甘油、苦味酸等。虽然这些化合物的制备是依靠硝酸，但 同时必须使用浓硫酸或发烟硫酸。 5、原子能工业及火箭技术 原子反应堆用的
12、核燃料的生产，反应堆用的钛、铝等合金材料的制备，以及用于制造火 箭、超声速喷气飞机和人造卫星的材料的钛合金，都和硫酸有直接或间接的关系。从硼砂 制备硼烷的过程需要多量硫酸。硼烷的衍生物是最重要的一种高能燃料。硼烷又用做制备 硼氢化铀用来分离铀 235 的一种原料。 二、氨气 1、氮肥工业原料 与酸反应生成铵盐 2、硝酸工业原料 能被催化氧化成为 NO 3、用作制冷剂 易液化，汽化时吸收大量的热 三、纯碱 烧碱（学名氢氧化钠）是可溶性的强碱。纯碱（学名碳酸钠）实际上是个盐，由于它 在水中发生水解作用而使溶液呈碱性，再由于它和烧碱有某些相似的性质，所以它与烧碱 并列，在工业上叫做“两碱” 。烧碱和
13、纯碱都易溶于水，呈强碱性，都能提供 Na 离子。这 些性质使它们被广泛地用于制肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化 学工业等各部门中。 1、普通肥皂。 高级脂肪酸的钠盐，一般用油脂在略为过量的烧碱作用下进行皂化而制得的。 如果直接用脂肪酸作原料，也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。 2、印染、纺织工业。 要用大量碱液去除棉纱、羊毛等上面的油脂。生产人造纤维也需要烧碱或纯碱。例如， 制粘胶纤维首先要用 1820烧碱溶液（或纯碱溶液）去浸渍纤维素，使它成为碱纤维素， 然后将碱纤维素干燥、粉碎，再加二硫化碳。 最后用稀碱液把磺酸盐溶解，便得到粘胶液。再经过滤、抽真空（去气泡），就可用 以抽
14、丝了。 3、精制石油。 为了除去石油馏分中的胶质，一般在石油馏分中加浓硫酸以使胶质成为酸渣而析出。 经过酸洗后，石油里还含有酚、环烷酸等酸性杂质以及多余的硫酸，必须用烧碱溶液洗涤， 再经水洗，才能得到精制的石油产品。 4、造纸工业。 首先要用化学方法处理，将含有纤维素的原料（如木材）与化学药剂蒸煮制成纸浆。 所谓碱法制浆就是用烧碱或纯碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合物和树 脂等，并中和其中的有机酸，这样就把纤维素分离出来。 5、冶金工业。 往往要把矿石中的有效成分转变成可溶性的钠盐，以便除去其中不溶性的杂质，因此， 常需要加入纯碱（它又是助熔剂），有时也用烧碱。例如，在铝的冶炼过
15、程中，所用的冰 晶石的制备和铝土矿的处理，都要用到纯碱和烧碱。又如冶炼钨时，也是首先将精矿和纯 碱焙烧成可溶的钨酸钠后，再经酸析、脱水、还原等过程而制得粉末状钨的。 6、化学工业。 制金属钠、电解水都要用烧碱。许多无机盐的生产，特别是制备一些钠盐（如硼砂、 硅酸钠、磷酸钠、重铬酸钠、亚硫酸钠等等）都要用到烧碱或纯碱。合成染料、药物以及 有机中间体等也要用到烧碱或纯碱。 此外，纯碱还用于食品工业和日常生活中。 第二单元 化学与资源开发利用 教学重点（难点）： 1、 天然水净化和污水处理的化学原理，化学再水处理中的应用和意义。 硬水的软化。中和法和沉淀法在污水处理中的应用。 2、 海水晒盐。海水提
16、镁和海水提溴的原理和简单过程。氯碱工业的基本反应原理。 从海水中获取有用物质的不同方法和流程。 3、 石油、煤和天然气综合利用的新进展。 知识归纳： 方法 原理 混凝法 混凝剂：明矾、绿矾、硫酸铝、聚合铝、硫酸亚铁、硫酸铁等 Al3+3H2O 3H+Al(OH)3 絮状胶体（吸附悬浮物） ；带正电（使胶体杂质聚沉） 。 生活用水净化过程：混凝沉淀过滤杀菌天 然 水 的 净 化 化学软化法 硬水：含有较多的 Ca2+,Mg2+的水，较少或不含的为软水。 不利于洗涤，易形成锅垢，降低导热性，局部过热、爆炸。 暂时硬度：Ca(HCO 3)2 或 Mg(HCO3)2 引起的硬度。1、加热法 永久硬度：
17、钙和镁的硫酸盐或氯化物引起的硬度。 2、药剂法：纯碱、生石灰、磷酸盐 3、离子交换法：离子交换树脂，不溶于水但能与同电性离子交换 2NaR+Ca2+=CaR2+2Na 再生： CaR2+2Na =2NaR+Ca2+ 物理法 一级处理：格栅间、沉淀池等出去不溶解的污染物。预处理。 （微）生物法 二级处理：除去水中的可降解有机物和部分胶体污染物。 污 水 处 理 化学法 三级处理：中和法酸性废水（熟石灰） ，碱性废水（硫酸、CO 2） 沉淀法含重金属离子的工业废水（沉淀剂，如 S2-） 氧化还原法。 （实验：电浮选凝聚法） 方法 原理 海水制盐 蒸发法（盐田法） 太阳照射，海水中的水分蒸发，盐析出
18、。 盐田条件：地点（海滩、远离江河入海口） 、气 候。 盐田划分：贮水池、蒸发池、结晶池。 苦卤：分离出食盐的母液。 盐的 利用 食盐利用 电解（氯碱工业） 2NaCl2H 2O 电 解 2NaOH+H2+Cl 2 阳极：2Cl -2e Cl 2 阴极：2H +2e H 2 海水提溴 吹出法 1、氯化：Cl 2 2Br 2Cl Br2 2、吹出：空气（或水蒸气）吹出 Br2 3、吸收：Br 2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 再用氯气氧化氢溴酸。 海水提镁 具体过程 海水Mg(OH) 2MgCl 2Mg 碱（贝壳）/过滤 盐酸 干燥/ 电解 海水提取重水 蒸馏法、电解法、 化学交换法、
19、吸附 法 了解化学交换法 化工 目的 分馏（常压、 减压） （物理） 把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，得到汽油（C 511） 、煤油 （C 1116） 、柴油（C 1518）等轻质油，但产量较低。 裂化（化学） 获得更多轻质油，特别是汽油。断链。石油 列解（化学） 获得重要有机化工原料：乙烯、丙稀、丁烯等。 关注问题 提高燃烧热效率，解决燃烧时的污染，分离提取化学原料。 煤 干馏 隔绝空气加热。得焦炉气（H 2、CH 4、乙烯、CO 等，燃料） 、煤 焦油（苯等芳香族化合物，进一步提取） 、焦炭（金属冶炼）等。 气化 利用空气或氧气将煤中的有机物转化为可燃性气体。C水 液化 把煤转化为液体燃
20、料的过程。 直接液化：与溶剂混合，高温、高压、催化剂与氢气作用，得 到汽油、柴油、芳香烃等。煤制油（内蒙古） 。 间接液化：先转变为 CO 和氢气，再催化合成为烃类、醇类燃 料。 一碳化学 以分子中只含一个碳原子的化合物（甲烷、甲醇等）为原料合 成一系列化工原料和燃料的化学。 CO：煤 CH4：天然气。 资料： 水处理中絮凝剂的研究应用现状 郝红英 崔子文 郝红元 随着我国经济的发展，用水量急剧增加，工业废水也相应增加，但无论是饮用水，工 业用水，还是废水都必须经过处理才能使用或排放. 目前，国内外报导的水处理方法很多， 如絮凝沉淀法，生化法，离子交换法等，但是应用最广泛，成本最低的处理方法还
21、是絮凝 沉淀法. 絮凝技术是目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术， 其关键问题之一是絮凝剂的选择. 根据化学成分，絮凝剂可分为无机，有机，复合和微生 物四大类. 本文对其研究及应用现状分别论述如下. 1 有机高分子絮凝剂 有机高分子絮凝剂有天然高分子和合成高分子两大类. 常见的有聚二乙基二甲基氯化 氨，聚胺，天然聚合物 (改性淀粉，腐值酸等 )，聚丙烯酸钠，阳离子型，非离子型和阴离 子型聚丙烯酰胺. 有机高分子絮凝剂在水处理中投加量少，絮凝速度快，受共存盐类，介 质及环境温度影响小，生成污泥量也少；而且有机高分子絮凝剂大分子中可带 COO，NH，SO 3，OH 等亲
22、水集团，具有链状，环状等多种结构，利于 污染物进入絮体，脱色性好. 由于大多数有机高分子絮凝剂本身或其水解，降解产物有毒，而且合成价格较高，故 开发和利用受到一定限制，单独应用实例还较少. 2 无机絮凝剂 无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两类；按阴离子成分又可分为盐酸系和硫 酸系；按分子量可分为低分子系和高分子系两大类. 2.1 无机低分子絮凝剂 低分子絮凝剂包括硫酸铝，氯化铝，硫酸铁，氯化铁等，其中硫酸铝最早是由美国开 发的，迄今为止一直是重要的无机絮凝剂之一. 但用于水处理时，低分子絮凝剂存在着成 本高，腐蚀性大，在某些场合净水效果还不理想等缺点. 2.2 无机高分子絮凝剂 无机高分
23、子絮凝剂是 60 年代后在传统的铝盐，铁盐的基础上发展起来的一类新型的 水处理剂，和传统药剂相比，它能成倍地提高效能，且价格相应较低，因而有逐步成为主 流药剂的趋势. 目前，在日本，俄罗斯，西欧以及我国，无机高分子絮凝剂都已有相当规 模的生产和应用，聚合类药剂的生产占絮凝剂总产量的 30%60% 1. 2.2.1 简单的无机聚合物絮凝剂 这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物，如聚合氯化铝，聚合硫酸铝(二者 简称聚铝)，聚合氯化铁，聚合硫酸铁 (二者简称聚铁). 这些絮凝剂中存在多羟基络离子， 以 OH- 作为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，相对分子质量 高达 11
24、05. 无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高，絮凝效果好，其根本原 因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附，架桥 和交联作用，从而促使胶体凝聚. 同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面 的电荷，降低了 电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使 胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达 (2001 000) m2/g， 极具吸附能力. 也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附，桥联以及卷扫絮凝 作用. 2.2.2 改性的单阳离子无机聚合絮凝剂 除常用的聚铝，聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅
25、铝(铁) ，聚磷铝(铁). 改 性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基，磷酸根等以增加配位 络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是 4：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物 的形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用. 2.2.3 多阳离子无机聚合絮凝剂 近年来，人们开始关注聚铝铁复合絮凝剂，它是含有多核聚铁及聚铝与氯根和硫酸根 配位的复合型无机高分子絮凝剂，因而兼有聚铝和聚铁的优良性能. 聚合硫酸氯化铁铝 11(PAFCS) 就是其中之一，其有效铁铝含量 (Al2O3+Fe2O3) 大于 22%，碱化度为 65%85%，产品吸湿性小. 研究表明：在聚合氯化
26、铝 PAC 的有效铝含 量大于 PAFCS 有效铝铁含量的情况下， PAFCS 在饮用水及污水处理中，有着比明矾更 好的效果；在含油废水及印染废水中 PAFCS 比 PAC 的效果均优，且脱色能力也优；絮 凝物比重大，絮凝速度快，易过滤，出水率高；其原料均来源于工业废渣，成本较低，适 合工业水处理. 铝铁共聚复合絮凝剂也属这类产品，它的生产原料氯化铝和氯化铁均是廉价的传统无 机絮凝剂，来源广，生产工艺简单，有利于开发应用. 铝盐和铁盐的共聚物不同于两种盐 的混合物，它是一种更有效地综合了 PAC 和 FeCl3 的优点，增强了去浊效果的絮凝剂. 3 无机-有机高分子复合絮凝剂 虽然无机高分子絮
27、凝剂对各种复杂成分的水处理适用性强，但生成的絮体却不及有机 高分子絮凝剂生成的絮体大，且投加量大. 有机高分子絮凝剂正好可以弥补这一缺点，因 此若把二者结合起来，形成无机-有机高分子复合絮凝剂，两种絮凝剂复合使用，则效果更 明显. 4 微生物絮凝剂 国外微生物絮凝剂的商业化生产始于 90 年代，因不存在二次污染，使用方便，应用 前景诱人. 如红平红球菌及由此制成的 NOC-1 是目前发现的最佳微生物絮凝剂，具有很 强的絮凝活性，广泛用于畜产废水，膨化污泥，有色废水的处理. 我国微生物絮凝剂的制 品尚未见报导. 5 结论 近 10 年来，随着人们对水处理认识的不断提高，残留铝对生物体产生的毒害作
28、用倍 受人们的关注，如何减少二次污染的问题已经越来越引起重视. 国内现有生产方法制得的 饮用水中铝含量比原水一般高 12 倍 4. 饮用水中残留铝等含量高，原因可能是絮凝过程 不完善，导致部分铝以氢氧化铝的微细颗粒存在于水中. 采用强化絮凝净化法 15，改善絮 凝反应条件，延长慢速絮凝时间等可有效地降低铝等含量. 纵观絮凝剂的现状可以看出：絮凝剂的品种繁多，从低分子到高分子，从单一型到复 合型，总的趋势是向廉价实用，无毒高效的方向发展，其中更有前途的可能是 PASS，该 产品的研制在国内还未见报导，应该是絮凝剂进一步开发研究的方向. 海水资源 1、无穷的盐资源 人类生存营养中不可缺少盐。人类以
29、盐作调料的历史不可考，中国人“煮海为盐”的 历史则可以追溯到 4000 余年前的夏代。进入封建社会，盐、铁成为国家两项重大的官营商 品。盐、铁官卖，一方面可以保证供应，另一方面，可以作为国家财政的重要来源和调节 阀门。 早期海盐，是支起大锅用柴火煮熬出来的。汉、魏以前的历史书上多有“煮海为盐” 的记载。开辟盐田，利用太阳和风力的蒸发作用，晒海水制盐的工艺，比起煮海为盐，是 很大的进步。 我国是海水晒盐产量最多的国家，也是盐田面积最大的国家。我国有盐田 376 万公 顷。年产海盐 1500 万吨左右，约占全国原盐产量的 70。我国著名的盐场，从北往南， 有辽宁的复州湾盐场，河北、天津的长芦盐场，
30、山东莱州湾盐场，江苏淮盐盐场以及浙江、 福建、广东、广西、海南的南方盐场。每年生产的海盐，供应全国一半人口的食用盐和 80的工业用盐。还有 100 万吨原盐出口。我国海盐业对国家的贡献是很大的。 海水制盐并不是原盐生产的唯一来源。事实上，世界原盐产量中，海盐只占 20多一 点，80左右是用工业化方法生产的矿盐。 海水晒盐，节约燃料。但是，海水晒盐受天气限制，占用大量平坦土地，劳动条件十 分艰苦，生产效率低。在工业化的现代，原为先进的工艺，变成了落后的工艺。目前世界 上，只有中国、印度和少数气候条件特别适宜的国家大规模海水晒盐。在澳大利亚和墨西 哥一些非常干旱的海岸地区，使用自动化机械进行海水晒
31、盐，生产效率极高，一个盐场工 人年产原盐 7000 吨。这样既节约能源又有高效率的海水晒盐工艺是很先进的工艺。我国的 许多盐场，也逐步实现了机械化生产，效率大为提高。机械化、自动化生产，为我国海水 晒盐业开辟了广阔前景。 2、淡水资源 根据当代科学技术的调查研究结果获悉，我们人类生存的这颗星球的水资源总量达约 13.86 亿立方千米之巨,但其中淡水仅占水资源总量的 2.5%。即约 0.35 亿立方千米。而全 球淡水资源总量中 69.5% 即约 0.24 亿立方千米是以人类难以利用，诸如冰川、永久积雪、 用东地层中的冰等固态形式存在的约 0.11 亿立方千米的淡水资源中又有约 30%式地下水，
32、人类能够利用的也仅是其中极少的一部分。难怪有识之士惊呼：人类面临的下一个生态位 即将是淡水资源短缺!索性这是我们这颗星球存在无比巨大深邃的海洋，其储存的海水多达 13.38 亿立方千米,约占地球水资源总量的 96.5%，因此，依靠现代科学技术手段，充分开 发海水自愿，是人类克服全球淡水资源短缺危机的必由之路和希望所在。 3、化学元素的故乡 海水中溶解了大量的气体物质和各种盐类。人类在陆地上发现的 lOO 多种元素，在海 水中可以找到 80 多种。人们早就想到应该从这个巨大的宝库中去获取不同的元素。传说炎 帝时就有凤沙氏教民煮海水为盐的故事。当今世界上，生产海盐的国家已达 80 多个，制盐 工业
33、的新工艺、新技术也如雨后春笋般地迅速发展，从最古老的日晒法到先进的塑苫技术， 海盐大大满足了人类与日俱增的耗盐量需求。人们利用海盐为原料生产出上万种不同用途 的产品，例如烧碱(NaOH)、氯气、氢气和金属钠等，凡是用到氯和钠的产品几乎都离不开 海盐。 难以提取的钾是植物生长发育所必须的一种重要元素，它也是海洋宝库馈赠给人类的 又一种宝物。海水中蕴藏着极其丰富的钾盐资源，据计算总储量达 51013吨，但是由于 钾的溶解性低，在 l 升海水中仅能提取 380 毫克钾。而且，钾与钠离子、镁离子和钙离子 共存，分离较困难，致使钾的工业开采步履维艰。目前，已有采用硫酸盐复盐法、高氯酸 盐汽洗法、氨基三磺
34、酸钠法和氟硅酸盐法等从制盐卤水中提取钾；采用二苦胺法、磷酸盐 法、沸石法和新型钾离子富集剂从海水中提取钾。 溴是一种贵重的药品原料，可以生产许多消毒药品。例如大家熟悉的红药水就是溴与 汞的有机化合物，溴还可以制成熏蒸剂、杀虫剂、抗爆剂等。地球上 99以上的溴都蕴藏 在汪洋大海中，故溴还有“海洋元素”的美称。据计算，海水中的溴含量约 65 毫克厘 3，整个大洋水体的溴储量可达 l1014吨。早在 19 世纪初，法国化学家就发明了提取溴的 传统方法(即以中度卤水和苦卤为原料的空气吹出制溴工艺)，这个方法也是目前工业规模 海水提溴的惟一成熟方法。此外，树脂法、溶剂萃取法和空心纤维法提溴新工艺正在研究
35、 中。随着新方法的不断出现，人们不仅能从海水中提取溴，还能从天然卤水及制钾母液中 获取溴，溴的产量也大大增加了。 镁不仅大量用于火箭、导弹和飞机制造业，它还可以用于钢铁工业。近年来镁还作为 新型无机阻燃剂，用于多种热塑性树脂和橡胶制品的提取加工。另外，镁还是组成叶绿素 的主要元素，可以促进作物对磷的吸收。镁在海水中的含量仅次于氯和钠，总储量约为 1810 15吨，主要以氯化镁和硫酸镁的形式存在。从海水中提取镁并不复杂，只要将石 灰乳液加入海水中，沉淀出氢氧化镁，注入盐酸，再转换成无水氯化镁就可以了。电解海 水也可以得到金属镁。全世界镁砂的总产量为 7610 6吨/年，其中约有 2.6106吨是
36、从 海水中提取的。美国、日本、英国等是目前世界上生产海水镁砂产量较多的国家。 铀是高能量的核燃料，1 千克铀可供利用的能量相当于 2250 吨优质煤。然而陆地上铀 矿的分布极不均匀，并非所有国家都拥有铀矿，全世界的铀矿总储量也不过 210 6吨左 右。但是，在巨大的海水水体中，含有丰富的铀矿资源，总量超过 4109吨，约相当于陆 地总储量的 2000 倍。 从本世纪 60 年代起，日本、英国、联邦德国等先后着手从海水中提取铀的工作，并且 逐渐建立了多种方法提取海水中的铀。以水合氧化钛吸附剂为基础的无机吸附剂的研究进 展最快。当今评估海水提铀可行性的依据之一仍是一种采用高分子粘合剂和水合氧化钻制
37、 成的复合型钛吸附剂。现在海水提铀已从基础研究转向开发应用研究。日本已建成年产 10 千克铀的中试工厂，一些沿海国家亦计划建造百吨级或千吨级铀工业规模的海水提铀厂。 如果将来海水中的铀能全部提取出来，所含的裂变能相当于 l1016吨优质煤，比地球上 目前已探明的全部煤炭储量还多 1000 倍。 “能源金属”锂是用于制造氢弹的重要原料。海洋中每升海水含锂 1520 毫克，海水 中锂总储量约为 2510 11吨。随着受控核聚变技术的发展，同位素锂 6 聚变释放的巨大 能量最终将和平服务于人类。锂还是理想的电池原料，含铿的铝捏合金在航天工业中占有 重要位置。此外，锂在化工、玻璃、电子、陶瓷等领域的应
38、用也有较大发展。因此，全世 界对铿的需求量正以每年 711速度增加。目前，主要是采用蒸发结晶法、沉淀法、 溶剂萃取法及离子交换法从卤水中提取锂。 重水也是原子能反应堆的减速剂和传热介质，也是制造氢弹的原料，海水中含有 21014吨重水，如果人类一直致力的受控热核聚变的研究得以解决，从海水中大规模提取 重水一旦实现，海洋就能为人类提供取之不尽、用之不竭的能源。 除了上述已形成工业规模生产的各种化学元素外，海水还将无私地奉献给人类全部其 他微量元素。 4、让海水献出核燃料-氘、氚、铀资源 核能的利用是人类未来能源的希望所在。从目前的科学技术水平看，人们开发核能的 途径有两条：一是重元素的裂变，如铀
39、；二是轻元素的聚变，如氘、氚。重元素的裂变技 术，己得到实际应用；轻元素聚变技术，正在积极研制之中。不论是在核裂变反应的重元 素铀，还是核聚变反应的轻元素氘、氚，在世界大洋中的储藏量都是巨大的。 对于铀，采用人工方法轰击铀的原于核，使之分裂，可以释放出惊人的巨大能量。例 如，1 公斤铀裂变时释放的能量，相当于 2500 吨优质煤燃烧时放出的全部热能。可见，铀 核裂变能是一种巨大的能源，这就是人们常说的原于能发电。迄今为止，全世界已建成的 原子能电站和正在建设的约有上千座。随着原子能发电技术的发展，对燃料铀的需要量也 在不断增加。然而，陆地上铀的储藏量并不丰富，较适于开采的只有 100 万吨，加
40、上低品 位铀矿及其副产铀化物，总量也不超过 500 万吨。可是，海水中溶解的铀的数量可达 45 亿 吨，超过陆地储量的几千倍，若全部收集起来，可保证人类几万年的能源需要；不过，海 水中含铀的浓度很低，1000 吨海水只含有 3 克铀。要从海水中提取铀，从技术上讲是件十 分困难的事情，需要处理大量海水，技术工艺十分复杂。但是，人们已经试验了很多种海 水提铀的办法，如吸附法、共沉法、气泡分离法以及藻类生物浓缩法等。 氘和氚都是氢的同位素。在一定条件下，它们的原子核可以互相碰撞而聚合成一种较 重的原子核-氦核，同时把核中贮存的巨大能量(核能)释放出来。一个碳原子完全燃烧生 成二氧化碳时，只放出 4
41、电子伏特的能量，而员-氚反应时能放出 400 万电子伏特的能量。 氘-氚反应时能放出 1780 万电子伏特的能量。据计算，1 公斤氛/燃料，至少可以抵得上 4 公斤铀燃料或 l 万吨优质煤燃料。海水中氘的含量为十万分之三，即 1 升海水中含有 0.03 克氘。这 0.03 克氘聚变时释放出采的-能量等于 300 升汽油燃烧的能量，因此，人们用 1 升海水300 升汽油这样的等式来形容海洋中核聚变燃料储藏的丰富。人们已经知道，海 水的总体积为 137 亿立方公里，所以海水中总共含有几亿亿公斤的氘。这些氘的聚变能 量，足以保证人类上百亿年的能源消费。而且，氘的提取方法简便，成本较低，核聚变堆 的运
42、行也是十分安全的。因此，以海水中的氘、氚的核聚变能解决人类未来的能源需要将 展示出最好的前景。 氘-氚的核聚变反应，需要在几千万度，以致上亿度的高温条件下进行。目前，这样的 反应，已经在氢弹爆炸过程中得以实现。用于生产目的的受控热核聚变在技术上还有许多 难题。但是，随着科学技术的进步，这些难题都是能够解决的。1991 年 11 月 9 日，出 l 4 个欧洲国家合资，在欧洲联合环型核裂变装置上，成功地进行了首次氘-氚受控核聚变试 验，反应时发出了 18 兆瓦电力的聚变能量，持续时间为 2 秒，温度高达 3 亿度，比太阳 内部的温度还高 20 倍。核聚变比核裂变产生的能量效应要高达 600 倍，
43、比煤高 1000 万倍。 因此，科学家们认为，氘-氚受控核聚变的试验成功，是人类开发新能源历程中的一个里程 碑。在下个世纪，核聚变技术和海洋氘、氚提取技术将会有重大突破。这两项技术的发展 与成熟，对整个人类社会将产生重大的影响。 5、海底石油和天然气 海底石油和天然气是一对“孪生兄弟”，它们多栖身在海洋中的“大陆架”和“大陆 坡”底下。 在几千万年甚至上亿年以前，有的时期气候比现在温暖湿润，在海湾和河口地区，海 水中氧气和阳光充足，加之江河带入大量的营养物和有机质，为生物的生长、繁殖提供了 丰富的“食粮”，使许多海洋生物(如鱼类以及其它浮游生物、软体动物)迅速大量地繁殖。 据计算，全世界海洋海
44、平面以下 100 米厚的水层中的浮游生物，其遗体一年便可产生 600 亿吨的有机碳，这些有机碳就是生成海底石油和天然气的“原料”。但是，仅有这些生物 遗体还不能形成石油和天然气，还需要一定的条件和过程。海洋每年接受 160 4 乙吨沉积 物，特别是在河口区，每年带入海洋的泥沙比其他地区更多。这样，年复一年地把大量生 物遗体一层一层掩埋起来。如果这个地区处在不断下沉之中，堆积的沉积物和掩埋的生物 遗体便越来越厚。被埋藏的生物遗体与空气隔绝，处在缺氧的环境中，再加上厚厚岩层的 压力、温度的升高和细菌的作用，便开始慢慢分解，经过漫长的地质时期，这些生物遗体 就逐渐变成了分散的石油和天然气。 生成的油
45、气还需要有储集它们的地层和防止它们跑掉的盖层。由于上面地层的压力， 分散的油滴被挤到四周多孔隙的岩层中。这些藏有油的岩层就成为储油地层。有的岩层孔 隙很小，石油“挤”不进去，不能储积石油。但是，正因为它们孔隙很小，却是不让石油 逃逸的“保护壳”。如果这样的岩层处在储油层的顶部和底部，它们就会把石油封闭在里 面，成为保护石油的盖层。 分散在砂岩中的石油并没有开采的价值，那些油气富集的地方 才具有开采价值。浅海的地层常常是砂层、页岩、石灰岩等构成的，这些都叫沉积岩。沉 积岩本来应当成层地平铺在海底，但由于地壳变动，使它们弯曲、变斜或断开了。向上弯 的叫背斜，向下弯的叫向斜。有的像馒头一样的隆起，叫
46、穹隆背斜。有些含有油气的沉积 岩层，由于受到巨大压力而发生变形，石油都跑到背斜里去了，形成富集区。所以背斜构 造往往是储藏石油的“仓库”，在石油地质学上叫“储油构造”。通常，由于天然气密度 最小，处在背斜构造的顶部，石油处在中间，下部则是水。寻找油气资源就是要先找这种 地方。斜里去了，形成富集区。所以背斜构造往往是储藏石油的“仓库”，在石油地质学 上叫“储油构造”。通常，由于天然气密度最小，处在背斜构造的顶部，石油处在中间， 下部则是水。寻找油气资源就是要先找这种地方。 1896 年，美国人以栈桥连陆方式在加利福尼亚距海岸 200 多米处打出了第一口海上油 井，它标志着海上石油工业的诞生。 到
47、了 20 世纪 40 年代建造成功第一台专门设计用于海上石油专谈开采的，工作平台深 度只有 7 米。这项技术进步使着海上石油工业出现突飞猛进的发展。到 1979 年全世界近海 有 7000 余座固定式海洋石油钻探生产平台。 第二次世界大战后，海洋石油钻探开采技术突飞猛进，可开发深度越来越大，并能在 各种复杂的海况情况下开采石油。 50 年代以后，研制成功各种移动式钻井平台，克服了固定式平台建、柴禾不能重复使 用的缺点，并大大增加了工作深度。移动式海洋石油钻井设备拥有自己的浮力结构，可以 有拖船拖着移动。有的还拥有自己的动力设备，可以自航。前两种平台都是固定在海底的 平台，工作深度受限。后两种，
48、使用锚缆定位和动态定位，工作深度可达 200 米以上，稳 定性较差。 为向深水石油开发进军，各国景象研究稳定有廉价的深水平台和深水重力平台。张力 推平台用绷紧的钢索系留，工作水深刻达 600-900 米。后两种平台都是从海底直立到海面 的固定平台，其特点主要是采用缩小横断面等技术，降低造价，其工作深度可达 500-600 米。 移动式海洋钻井设备包括：座底式平台、自升式平台、半潜式平台和钻井船。 进入 70 年代，海上石油平台的数量猛增，特别是半潜式平台。1965 年还只有 70 台， 截至 1976 年浮动石油平台已超过 350 台，遍布世界各个沿海地区域。随着石油平台数量的 增加，海洋石油
49、产量随之增加。到 80 年代中期，海洋石油产量已占世界石油产量的三分之 一；到下个世纪初，海洋石油产量在世界石油总产量中百分比还会增加。 6、潮汐能开发利用 潮汐是一种世界性的海平面周期性变化的现象，由于受月亮和太阳这两个万有引力源 的作用，海平面每昼夜有两次涨落。潮汐作为一种自然现象，为人类的航海、捕捞和晒盐 提供了方便，更值得指出的是，它还可以转变成电能，给人带来光明和动力。潮汐发电是 一项潜力巨大的事业，经过多年来的实践，在工作原理和总体构造上基本成型，可以进入 大规模开发利用阶段。潮汐发电的前景是广阔的。 20 世纪初，欧、美一些国家开始研究潮汐发电。第一座具有商业实用价值的潮汐电站 是 1967 年建成的法国郎斯电站。该电站位于法国圣马洛湾郎斯河口。郎斯河口最大潮差 134 米，平均潮差 8 米。一道 750 米长的大坝横跨郎斯河。坝上是通行车辆的公路桥， 坝下设置船闸、泄水闸和发电机房。郎
