海水淡化

汪洋大海水是多,那是不能喝的,也不能灌溉土地。海上航行,一旦發生斷水事件,那比遇上千級大風還要糟糕。據調查,地球上缺水的幹旱地區和半幹旱地區有5000萬平方千米,占陸地麵積34%。

隨著人口的增加,經濟事業的發展,供水量越來越大。全世界工農業生產用水和居民的生活用水,1900年是400立方千米,現在是3000立方千米,到21世紀需要6000立方千米。我國首都北京,現在有8個自來水廠,供水量比1949年增加了27倍,仍然滿足不了各方麵用水的需要。

1979年聯合國水利會議上,有人大聲疾呼:"水在不久以後,將成為一個嚴重的社會危機!"解決用水問題,就要開辟水源。既然地球上有70.8%水域麵積,又何愁沒有水用呢?原來海水是不能喝的,主要是因為含鹽太多,海水平均含量3.5%,人喝了海水,不僅不能解渴,而且會渴得更加厲害。含鹽分的水進人體內,隨即從腎髒變成尿排出體外,人體腎髒排泄鹽的功能非常有限,最高不能超過2%。遇到高於這種濃度的情況,口渴得不行,生理上要求補充淡水把留存體內的鹽水稀釋。如果喝100毫升海水,必須補充75毫升淡水去稀釋。倘若沒有淡水去稀釋,人體機能自動把細胞裏麵的水擠出來,去稀釋鹽分,再排出體外。這樣一來,你喝進去100毫升,排出去175毫升,豈不是得不償失?不僅不能解渴,反而渴得更加厲害,嚴重的還會出現脫水現象。如果人體失水11%~20%,就會抽搐、耳聾、視覺模糊、精神紊亂,甚至死亡。

所謂海水淡化,主要就是去掉海水中過多的鹽分。16世紀英國女皇頒布一道嘉獎令,誰能想出廉價淡化海水的辦法,可以得1萬英鎊的獎賞。這道嘉獎令發布了快400年,仍沒有人拿到這筆獎金。原因是海水淡化的方法雖多,但耗費都比較高,沒有廉價的。

1606年,西班牙船工用蒸餾器在大帆船上提煉出了淡水,開創了人工淡化海水的先例。但是平日喝的水,裏麵含有人體需要的硫酸鉀、硫酸鎂、碳酸氫鈉等微量元素。蒸餾水成分單一,久喝有損健康。所以直至今天,大海行船,都是預先儲足用水,就像儲足煤、油、糧食一樣。航行中缺水斷水,可以電話通知補給船送來。補給船就像公路上的加油站,它的任務是專給來往船艦加油添水的。貴是貴一點,比海水淡化還是要合算些。

現已經普遍采用低溫蒸餾法淡化海水。大家知道,高山上煮東西,壓力小,不到100℃就開了。如果隻有l/43個大氣壓,水溫20℃就沸騰起來了。

行船的廢氣廢熱用在低溫蒸餾機上,便可得到廉價的淡水。海水淡化還有電滲析法、反滲析法、冷凍法。以上方法中,采用低溫蒸餾法最普遍,占了90%以上。日本主要用反滲析法,最近一種低壓、高流量、高脫鹽率的反滲透膜研製成功,也可以獲得廉價的淡水。

這個"廉價",隻是對過去而言,最早淡化海水,1千克石油僅能生產35千克淡水,現在l千克石汕可以生產300千克淡水,當然可以算廉價,但比之自來水公司供應的水,那要貴7~10倍,所以英國女皇頒布的嘉獎令,至今仍有效,一直到目前,誰也沒有去領這筆獎金。

海水淡化,都是在缺水無可奈何的情況下進行的,例如:中東幹旱缺水的科威特和沙特阿拉伯,氣候炎熱,年平均溫度33~C,夏季最高52~C,年降雨量37毫升,那裏沙丘起伏,荒漠縱橫,沒有一處常年積水的江河湖泊,居民吃水用水,嚴加限製,工業用水更是困難之極。過去隻好靠船載車拉,到國外去運水,現在已建起了許多淡化工廠,並將淡化的水儲存在高聳入雲、巍峨壯觀的具有本民族藝術風格的水塔之中,保證居民的用水。

海水製鹽

人必須每天吃鹽,才能維持體液的正常鹽分。人的血清中含鹽0.9%。所以濃度為0.9%的鹽水叫做生理鹽水,注射用的就是這種生理鹽水。健康人每天需要補充10~12克鹽。鹽對人體的新陳代謝起著重要的作用。胃液中的鹽酸就是由鹽產生的,鹽酸不僅有幫助消化的作用,而且有殺菌作用,它能殺死隨食物進人胃裏的細菌。所以食鹽不僅是重要調味品,也是人體正常生理活動所必不可少的物質。

古代的人,缺少製鹽的技術,麵對含鹽極富的大海,卻沒有鹽吃。那些遠離海洋的人,鹽就是"寶",是"寶中之寶"。公元六世紀,撒哈拉南部,1兩食鹽可換1兩內金。阿比西尼亞曾以鹽磚作通用貨幣,用3~5塊鹽磚能買回一個奴隸。古代有些國王就餐,鹽便放在他的麵前,同桌吃飯,隻有王公貴族,才能坐在鹽的附近。鹽成了區分人的地位的標誌。有些國家用鹽支付工資,古羅馬士兵領餉就是領鹽。難怪英文"工資"(salary)一詞是從"鹽"(salt)演化來的。那時候,鹽的特殊地位是我們今天無法想象的。人們隨身帶著一包鹽,驅邪壓驚,就像護身符一樣,遇上不幸,就輕輕呼喚:"我要吃鹽,我要吃鹽"。就像今天念"南無阿彌陀佛",或者"菩薩保佑"一樣。如果有人不慎把鹽罐子碰翻了,打碎了,那就預示著大禍將要臨頭。

我們說鹽是"寶中之寶",也許有的少年朋友會笑,1塊錢買1斤,哪有這麽便宜的"寶"?是的,工業發達的今天,鹽是最便宜的,海水中的鹽多的不得了,世界海洋平均鹽度為35‰,1噸海水裏麵含了70斤鹽,如果把所有的海水中的鹽提取出來覆蓋在大陸上,那足有150米厚。但我們仍要稱它是"寶中之寶",因為它的用途,它對國計民生的意義實在太大,別的東西無法取代它。

從海水中取鹽,最普通的是采用太陽蒸發法,先把海水引入鹽田,經過日曬風吹,鹽分不斷加大,變成苦鹵,苦鹵再曬,排除氧化鐵、硫酸鈣之類的雜質,析出鹽分,使之成為氯化鈉結晶,便得到海鹽。還有采用其他方法的,如前蘇聯、瑞典這些高緯國家采用冷凍法,日本因溫度和降雨條件不利,不適宜用蒸發法,所以主要采用電滲析法。冷凍法和電滲析法既是海水淡化的方法,又是海水鹽製的方法,兩道工序一次完成,一箭雙雕,利益倍增。

我國海岸線長達18000多千米,海灘平坦遼闊有大量土地可以開辟為鹽田,氣候也適於曬鹽,特別是渤海、黃海沿岸,降雨量少,蒸發量大,生產食鹽,極為方便。

我國海水生產食鹽的曆史悠久,相傳公元前4000多年夙沙氏就教民煮海水為鹽,從福建省發掘出土的古物中即有熬鹽工具,證明早在仰韶時期,當地已用海水煮鹽。春秋時期,管仲作了齊桓公的宰相,專設了鹽官煮鹽。大約到明朝永樂年間,開始廢鍋灶,建鹽田,改火煮為日曬。

我國過去多采用漲潮納水,人工扒鹽,手推車運等_套老辦法,鹽民十分辛苦。現在已經實現機械化生產,電力機械揚水,收鹽機扒鹽,水力管道運輸,產量大大增加,年產量1000~1500萬噸,居世界首位。我們還在鹽場新建了一批化工廠,生產氯化鉀、氯化鎂、芒硝、溴素等多種產品,在綜合開發、充分利用海水資源方麵取得了好成績。

海水提鈾

原子彈是殺傷力最大的武器,它有衝擊波、光輻射和放射性汙染等多種破壞因素,它的威懾力量,足以使人膽戰心驚。你知道那裏麵裝的是什麽"炸藥"嗎?是鈾。核潛艇的推進力量功率高達3萬馬力,潛航二、三個月,航程可達20萬海裏,它用什麽做燃料呢?還是鈾。鈾裂變時能釋放出巨大的能量,1千克鈾的能量等於2000~3000噸優質煤燃燒時所釋放出來的能量。隨著核武器和和平利用原子工業的飛速發展,對鈾的需要與日俱增。可是陸地上鈾的貯量極其有限,據測試,有開采價值的總共不過100萬噸。而海水裏含鈾濃度雖然不高,但海水極多極多,鈾的總量相當可觀,達45億噸。如果能從海水中提煉鈾,把這個"寶"取出來,造福人類,那該有多好啊!對海水中鈾的研究,可以追溯到1935年,當時有人測定海水中的含鈾量,但沒有方法從海水中提取這種含量極稀的鈾。到70年代能源危機日趨嚴重,鈾價上漲,鈾生產國限製輸出,那些缺鈾國家,急於想擴大鈾的來源,海水提鈾的研究才被重視起來。許多國家相繼成立了研究機構,製定了研究規劃,采取了實際步驟,大力研究海水提鈾的係統工程。

海水提鈾最大的困難是水中含量太稀,提鈾成本太高,因此先要想出富集鈾的辦法。科學家曾研究一種萃取法,它是以磷酸二丁酯作萃取劑,在旋轉的圓形柱中與酸化的海水接觸進行抽鈾,每20升海水可獲60微克鈾。這種方法技術上是可行的,但因溶劑耗費太大,生產困難。後來還研究了起泡分離法、生物富集法、吸附法等,都可以使水中微量的鈾富集起來,但或因技術複雜,或因成本太高,或因機械強度不夠,正式投入大規模生產條件還不成熟。但總有一天,而且不會太久,海水提鈾工業化一定會實現。