海水的综合利用精选文档.ppt

海水的综合利用本讲稿第一页，共二十页 在众多的自然资源中，海水是十分重要的在众多的自然资源中，海水是十分重要的资源之一。利用海水中富含的化学物质，如：资源之一。利用海水中富含的化学物质，如：NaClNaCl、MgClMgCl2 2、NaBrNaBr、NaINaI等，能获得获得的非金等，能获得获得的非金属单质属单质ClCl2 2、BrBr2 2、I I2 2，如何从海水中获得这些物质，如何从海水中获得这些物质呢呢?浩瀚的大海，巨大的宝藏浩瀚的大海，巨大的宝藏本讲稿第二页，共二十页一、海水中盐的开发与利用一、海水中盐的开发与利用结晶池结晶池蒸发池蒸发池1 1、海水制盐、海水制盐海水海水盐田盐田粗盐粗盐引入引入风吹风吹日晒日晒苦卤：分离食盐晶体后得到的母液。苦卤：分离食盐晶体后得到的母液。含氯化钾、氯化镁、硫酸镁、氯化钠、溴化钾、碘化钾含氯化钾、氯化镁、硫酸镁、氯化钠、溴化钾、碘化钾海水制盐还有海水制盐还有电渗析法电渗析法和和冷冻法冷冻法这两种方法不但可以制得这两种方法不但可以制得盐，还可以得到盐，还可以得到淡水。淡水。作为盐田的条件：作为盐田的条件：本讲稿第三页，共二十页2 2、食盐资源的利用、食盐资源的利用（1）氯碱工业：）氯碱工业：以食盐为原料制取以食盐为原料制取 NaOH NaOH、ClCl2 2和和 H H2 2，再进一步生产再进一步生产 一系列的化工产一系列的化工产品的工业品的工业a a、实验装置、实验装置b b、阳离子放电顺序、阳离子放电顺序AgAg+HgHg2+2+FeFe3+3+CuCu2+2+H H+PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2+2+AlAl3+3+MgMg2+2+NaNa+CaCa2+2+KK+阳极放电顺序：阳极放电顺序：金属金属 S S2-2-II-BrBr-ClCl-OHOH-NONO3 3-SOSO4 42-2-FF-C C、原理：、原理：阴极：阴极：阳极：阳极：2H2H+2e+2e-=H=H2 22Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2本讲稿第四页，共二十页总反应：总反应：2H2H2 2O+2ClO+2Cl-=H=H2 2 +Cl+Cl2 2 +2OH+2OH-通电通电2H2H2 2O+2NaCl=HO+2NaCl=H2 2 +Cl+Cl2 2 +2NaOH+2NaOH通电通电 学与问学与问 P P3333上述装置有什么的缺点？你认为应采取什上述装置有什么的缺点？你认为应采取什么措施？么措施？1.H1.H2 2和和ClCl2 2 混合不安全混合不安全2.Cl2.Cl2 2会和会和NaOHNaOH反应，会使得到的反应，会使得到的NaOHNaOH不纯不纯2H2H2 2O+2NaCl=HO+2NaCl=H2 2 +Cl+Cl2 2 +2NaOH+2NaOH通电通电H H2 2+Cl+Cl2 2=2HCl =2HCl 点燃点燃2NaOH+Cl2NaOH+Cl2 2=NaCl=NaCl +NaClO+NaClO+H+H2 2O O 将几种物质分开将几种物质分开本讲稿第五页，共二十页由多个单元槽由多个单元槽串联串联或或并联并联组成组成每个单元槽由每个单元槽由阳极阳极、阴极阴极、离子交换膜离子交换膜、电解槽框电解槽框和和导电铜棒导电铜棒等组成等组成本讲稿第六页，共二十页离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱本讲稿第七页，共二十页+ClCl2 2ClCl2 2ClCl-H H2 2NaNa+H H+OHOH淡盐水淡盐水NaOHNaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaClNaCl溶液溶液H H2 2O O（含少量（含少量NaOHNaOH）离子交换膜离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网只允许只允许阳阳离子通过，离子通过，且阻止阴离子和气体且阻止阴离子和气体通过通过本讲稿第八页，共二十页a.a.生产设备名称：生产设备名称：离子交换膜电解槽离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网阴极：碳钢网(有镍涂层有镍涂层)阳离子交换膜阳离子交换膜：只允许：只允许阳阳离子通过，把电解槽离子通过，把电解槽 隔成阴极室和阳极室。隔成阴极室和阳极室。b.b.离子交换膜的作用：离子交换膜的作用：(1)(1)防止氯气和氢气混合而引起爆炸防止氯气和氢气混合而引起爆炸 (2)(2)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量钠的产量本讲稿第九页，共二十页(3)(3)生产流程生产流程离子交换膜法制离子交换膜法制碱技术优点：碱技术优点：设备占地面积小、能连续生产、生产能力强、设备占地面积小、能连续生产、生产能力强、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等，小等，是氯碱工业的发展方向。是氯碱工业的发展方向。本讲稿第十页，共二十页粗盐水（粗盐水（CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe3+3+、SOSO4 42-2-）过量过量BaClBaCl2 2BaBa2+2+SO+SO4 42-2-=BaSO=BaSO4 4NaNa+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe3+3+、BaBa2+2+、ClCl-BaSOBaSO4 4CaCa2+2+CO+CO3 32-2-=CaCO=CaCO3 3BaBa2+2+CO+CO3 32-2-=BaCO=BaCO3 3CaCOCaCO3 3BaCOBaCO3 3过量过量NaNa2 2COCO3 3NaNa+、MgMg2+2+、CaCa2+2+、BaBa2+2+、ClCl-、OHOH-MgMg2+2+2OH+2OH-=Mg(OH)=Mg(OH)2 2FeFe3+3+3OH+3OH-=Fe(OH)=Fe(OH)3 3过量过量NaOHNaOHFe(OH)Fe(OH)3 3Mg(OH)Mg(OH)2 2MgMg2+2+、CaCa2+2+、NaNa+、ClCl-、OHOH-、COCO3 32-2-精制食盐水精制食盐水适量适量HCl,HCl,调节调节PHPH通过阳离子通过阳离子交换树脂交换树脂NaNa+、ClCl-本讲稿第十一页，共二十页氯碱工业产品氯碱工业产品本讲稿第十二页，共二十页1 1、氧化、氧化 工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于工业上从海水中提取溴时，首先通氯气于pHpH为为3.53.5左右晒盐后左右晒盐后留下苦卤留下苦卤(富含富含BrBr-离子离子)中置换出中置换出BrBr2 2。ClCl2 2+2Br +2Br-=Br =Br2 2+2Cl+2Cl-二、海水提溴二、海水提溴 2.2.吹出吹出 当海水中当海水中BrBr-被氧化成被氧化成BrBr2 2后，然后用后，然后用空气空气或或水蒸气水蒸气把把BrBr2 2吹出。吹出。吹出法吹出法本讲稿第十三页，共二十页 3.3.吸收吸收 用空气吹出的溴中含有大量的空气。用还原剂用空气吹出的溴中含有大量的空气。用还原剂二氧化硫二氧化硫使溴单质使溴单质 变为变为HBrHBr，再，再用氯气将其氧化成溴产品。用氯气将其氧化成溴产品。BrBr2 2+SO+SO2 2+2H+2H2 2O O=2HBr+H=2HBr+H2 2SOSO4 4ClCl2 2+2Br+2Br-=Br =Br2 2+2Cl+2Cl-思考思考 海水是一种混合溶液，其中主要含有哪海水是一种混合溶液，其中主要含有哪些离子？些离子？ClCl-Na+MgNa+Mg2+2+Ca Ca2+2+SO SO4 42-2-2 2结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在结合海水资源的特点，我们从海水中提取镁到底有没有实际意义？在提取过程中又可能会面临怎样的困难？提取过程中又可能会面临怎样的困难？主要流程主要流程海水海水浓缩浓缩酸化酸化浓缩海浓缩海水水BrBr-通入通入氯气氯气海水海水ClCl-BrBr2 2通入空气通入空气水蒸气水蒸气(吹出吹出)吸收塔吸收塔SOSO2 2反应后反应后富集溴富集溴HBrHBr、SOSO4 42-2-通入通入ClCl2 2ClCl、BrBr2 2SOSO4 42-2-分离分离溴单质溴单质本讲稿第十四页，共二十页 思考思考 1.1.如何实现如何实现MgMg2+2+的富集和分离？的富集和分离？可以加入一种试剂使可以加入一种试剂使MgMg2+2+沉淀沉淀2.2.是不是直接往海水中加沉淀剂？是不是直接往海水中加沉淀剂？不是，因为海水中的不是，因为海水中的MgMg2+2+的浓度很小，直接加沉淀剂不利于的浓度很小，直接加沉淀剂不利于MgMg2+2+的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水的沉淀，而且会增大沉淀剂的用量，我们可以先将海水浓缩，再加沉淀剂浓缩，再加沉淀剂3.3.从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？从综合角度考虑选用哪种试剂作沉淀剂好？Ca(OH)Ca(OH)2 24.4.如何由贝壳制得氢氧化钙？如何由贝壳制得氢氧化钙？贝壳贝壳(CaCO(CaCO3 3)煅烧煅烧CaOCaOCa(OH)Ca(OH)2 2三、海水提镁三、海水提镁本讲稿第十五页，共二十页1.1.从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何从沉淀效果看，澄清石灰水比氢氧化钠效果差得多，如何 解决这解决这一矛盾？一矛盾？3.3.如何制得无水如何制得无水MgClMgCl2 2？4.4.由由MgClMgCl2 2 到到MgMg究竟用还原法还是电解法好？究竟用还原法还是电解法好？用石灰乳代替石灰水用石灰乳代替石灰水先加盐酸反应，再浓缩得先加盐酸反应，再浓缩得MgClMgCl2 26H6H2 2O O晶体，然晶体，然后再将后再将MgClMgCl2 26H6H2 2O O晶体在晶体在HClHCl气氛中加热脱水即可气氛中加热脱水即可得无水得无水MgClMgCl2 2 由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，由于镁本身比较活泼，用还原法比较困难，工业上工业上常使用电解熔融的氯化镁得到镁常使用电解熔融的氯化镁得到镁2.2.请设计由请设计由Mg(OH)Mg(OH)2 2到到MgMg的可能途径。的可能途径。思考思考 本讲稿第十六页，共二十页三、海水提镁三、海水提镁本讲稿第十七页，共二十页 过滤，加盐酸过滤，加盐酸 加热加热 电解电解海水海水 母液母液 b c 煅烧煅烧 a 浓缩浓缩贝壳贝壳 石灰乳石灰乳 a ；b ；c 。MgCl2溶液溶液 练习练习 根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式根据讨论，在下列方框中填入合适的物质的化学式完成工业上用海水提镁的工艺流程，完成工业上用海水提镁的工艺流程，并写出并写出a a、b b、c c三个步骤的化学方程式：三个步骤的化学方程式：CaOCaOMg(OH)Mg(OH)2 2MgClMgCl2 26H6H2 2O OMgClMgCl2 2MgMg gClgCl2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2=Mg(OH)=Mg(OH)2 2+CaCl+CaCl2 2Mg(OH)Mg(OH)Mg(OH)Mg(OH)2 2 2 2+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl+2HCl=MgCl2 2 2 2+2H+2H+2H+2H2 2 2 2O O O OMgClMgCl2 2(熔融熔融熔融熔融)=Mg+ClMg+Cl2 2通电通电本讲稿第十八页，共二十页科学视野科学视野 P37P37四、从海水中提取重水四、从海水中提取重水本讲稿第十九页，共二十页本讲稿第二十页，共二十页