专题二 开发利用海水资源背景资料

'专题二海水资源的开发利用背景资料1.海洋有什么资源【背景介绍】可以说，凡是地球陆地上有的矿产，海洋里都有，现在已经开发的海底矿产有：天然气、石油、煤、铜、铁、硫、砂、锰等数十种。据估算，如果把地球上的所有海水加以提炼，可得到550万吨黄金、4亿吨白银、40亿吨铜、7D亿吨锌、137亿吨铁、137亿吨钼和137亿吨铝。海水中所含的各种化学元素及矿物数量最大的是氯化钠（食盐），按全世界每年生产海盐1亿吨计，海洋里的盐可用5亿年！　　海洋里的生物资源极其丰富，各种海生植物、鱼类、贝类、兽类种类达20万种以上。地球上的生物资源80%以上在海洋里。　　海洋里的潮汐能、波浪能、温差能都是取之不尽、用之不竭的能量来源。据估计，全球海洋的潮汐能源约为10亿千瓦，仅我国沿海的潮汐能源就有2亿千瓦。【教学价值】本素材的呈现，有助于学生了解海洋的资源，可作为本专题的引入，让学生意识到开发利用海水资源的必要性。本素材形成方式可教师介绍，也可安排学生调查、收集。2.海水直接利用【背景介绍】海水直接利用，是直接替代淡水、解决沿海地区淡水资源紧缺的重要措施。海水直接利用技术，是以海水直接代替淡水作为工业用水和生活用水等相关技术的总称。海水直接利用包括沿海工业冷却用水、生活用水和耐盐植物灌溉。这是海水资源开发的一个领域。据预测，2000年时美国工业用水的1/3将由海水提供。我国今后也要发展海水直接利用工程。在沿海地区，特别是在电力、冶金、化工等行业推广海水冷却方法，同时推广在生活领域中使用海水，如冲洗、除尘、消防、灌溉、印染等。目前青岛市已有20多个单位直接利用海水，年用海水量占全市工业用水量的67％，上海石化总厂每小时用海水量达100×104t，青岛、大连、天津等城市的发电、石油、化工等部门每年直接利用海水达50×108m3。【教学价值】该资料的介绍，可用于海水直接利用的的讲解，资料形成方式可教师介绍，也可安排学生调查、收集。3.【海水淡化的其他方法简介】 【背景介绍】太阳能蒸发法：利用太阳能使水蒸发为水蒸气，冷却后得到淡水。电渗析法：用薄膜淡化海水的新技术，它使用的是一种离子交换膜，阴、阳离子交换膜交替排列在电渗析法设备的两个电极板之间，组成了相互独立的隔室，通电后海水中的阴、阳离子在电场的作用下渗出膜外，海水得以淡化。离子交换法：离子交换树脂能吸附溶液中的离子，使咸水变为淡水-----离子交换树脂中带有很多H+、OH-，利用离子交换树脂，海水中的Na+和H+交换，Cl-和OH-交换，使得海水得以淡化。【教学价值】本素材的介绍，可使学生了解几种常见的海水淡化方法的原理，扩大学生的知识范围。4.反渗透海水淡化技术【背景介绍】原水经原水泵并压后进入多介质过滤器以去除原水中的固形物以及大颗粒物质、胶体等以降低浊度，出水再经活性炭过滤器去除余氯及有机物进入钠离子软化器降低硬度，这样原水再通过保安过滤器的进一步过滤后，便可以达到反渗透装置的进水条件。该部分水经高压泵加压后通过反渗透装置得到反渗透产品水，这时产品水就基本上达到纯净水的条件了，如果再经过后处理设备的进一步处理便可以完全满足各种行业的用水要求了。【教学价值】该资料的介绍，可使学生了解反渗透海水淡化技术的原理与步骤。该方法虽不是教材要求掌握的，其呈现可扩大学生的知识范围，让学生接触更多的科学前沿知识。5.太阳能海水蒸馏器 【背景介绍】第二次世界大战中，美国国防部制造了许多军用海水淡化急救装置，供飞行员和船员落水后取水用，这种装置实际上是一种简易的太阳能蒸馏容器。２０世纪６０年代，美国在佛罗里达的戴托纳海滩，建立了供大规模太阳能蒸馏研制工作用的特殊实验站。希腊、阿尔及利亚、澳大利亚等国也进行了许多太阳能蒸馏试验。世界上最大的池式太阳能蒸馏器在希腊的帕特莫斯，玻璃总面积为８６５１平方米，最大日产量为４０立方米淡水。太阳能蒸馏器结构简单，主要由装满海水的水盘和覆盖在它上面的玻璃或透明塑胶盖板构成。水盘表面涂黑，装满待蒸馏的水，盘下绝热，水盘上覆盖的玻璃或透明塑胶盖板下缘装有集水沟，并与外部集水槽相通。太阳辐射透过透明盖板，水盘中的水吸热蒸发为水蒸气，与蒸馏室内空气一起对流。由于盖板本身吸热少，温度低于池中温水，水蒸气上升并与盖板接触后凝结成水滴，沿着倾斜盖板借助重力流到集水沟里，而后再流到集水器中。池式太阳能蒸馏器中海水的补充可以是连续的，也可以是断续的。虽然它有很多不同的结构形式，但基本原理是一样的。这类蒸馏器是一种理想的利用太阳能进行海水淡化的装置。【教学价值】该资料的介绍使学生了解太阳能淡化海水技术，以故事的形式呈现，增强了课堂的趣味性，激发了学生的学习热情。6.海水中提取盐【背景介绍】从海水中制取盐的方法主要有：盐田法、电渗析法和冷冻法。其中盐田法历史最悠久，而且也是最简便和经济有效的方法，现在还在广泛采用。盐田法又叫滩晒法，盐田建在海滩边，借用海滩逐渐升高的坡度，开出一片片象扶梯一样的池子。利用涨潮或用风车和泵抽取海水到池内。海水流过几个池子，随着风吹日晒，水份不断蒸发，海水中的盐浓度愈来愈高，最后让浓盐水进入结晶池，继续蒸发，直到析出食盐晶体。这样制得的食盐含有较多的杂质，叫做粗盐。粗盐因含有氯化镁、氯化钙等杂质，能吸收空气里的水分而变潮(潮解)。粗盐经溶解、沉淀、过滤、蒸发，可制得精盐。我国是世界上最大的产盐国，年产盐量近2000万吨，占世界食盐产量的80%。【教学价值】盐是人们日常生活中的必需品。本资料的介绍，使学生了解从海水中提取盐的方法以及海水晒盐的原理及方法。7.碘 【背景介绍】碘是人体生长发育不可缺少的微量元素，它在人体中含量不多仅有20—50毫克，但是发挥的作用却不容小觑，碘在人体内用于合成甲状腺素，调节新陈代谢，如果人体内碘摄入量不足，则会患上地方性甲状腺肿，即俗曰的“大脖子病”。碘在地壳中的含量为3×10-5％。自然界并不存在游离状态的碘，独立的矿物也很少，只有碘酸钙矿。碘主要来源为：①智利硝石中含有0.2％碘酸钠，智利硝石在提取硝酸钠以后，其母液中约含3％碘酸钠。②海水中碘的浓度尽管很低，只有一亿分之五，但总量却很大。特别是某些海藻（例如海带）能吸收碘，使碘相对地富集起来（每100克海带中含碘达24毫克），因此海藻便成了提取碘的主要原料。工业上常用离子交换法，空气吹出法，活性炭吸附法，碘化亚铜沉淀法等方法提取单质碘。【教学价值】本资料的介绍，可使学生了解碘对人体的重要性和碘的存在，继而引入海带中碘的提取的讲解。8.海水中碘元素的存在【背景介绍】海水里含碘的浓度相当小，每升海水平均含碘0.06毫克。但是海洋里碘的总储量仍很惊人，达930亿吨，比陆地上多得多。怎样把碘从海水里提取出来呢？虽然海水中碘的总藏量很大，但由于其浓度很低，目前工业并不直接由海水提取碘。有些海洋生物可以帮我们很大的忙。海带、马尾藻等藻类植物有很高的富集碘的本领。一般干海带里含碘0.3％～0.5％，有的可高达1％，比海水里含碘的浓度高出十几万倍.海洋中的某些植物具有富集碘的能力，从海产品（如海带等）中提取碘是工业获取碘的重要途径。【教学价值】本资料可作为海带中碘的提取实验的引入。9.从海水中提取碘的技术展望【背景介绍】怎样把碘从海水里提取出来呢？   人们发现有一种高分子化合物，叫离子交换树脂，有很强的吸附碘的能力。我国沿海的一些化工厂，就是用海带、马尾藻作原料，采取离子交换树脂吸附法，把碘提取到手的。由于养殖海带和收集马尾藻所需费用较多，致使碘成本高昂，加上海带是具有良好营养价值的食品，故从长远看，海带制碘只能是一种过渡性的办法，为解决碘源不足，人们势必把目光直接转向海水本身了。   1978年左右，我国首次获得从海水中直接提取碘和溴的重要进展，研制出一种新型高效吸附剂，从海水中富集碘。 把这种吸附剂放进海水里5天，每克吸附剂平均吸碘1800微克，相当于成熟海带碘富集量的3.6倍，相当于智利硝石矿含碘的1.8倍左右。因而，该吸附剂大有工业应用的广泛前景。【教学价值】通过对从海水中提取碘的技术展望资料的介绍，使学生接触到化学研究的前沿，激励学生努力学习，将来为海水资源的开发贡献自己的力量。'