烧锅炉用氯化钠起什么作用
锅炉用水一般都含有不少杂质,其中主要是钙、镁盐类。含有较多钙盐、镁盐、硬度在8度以上的水,称为硬水。用硬水烧锅炉,容易生成坚硬的水垢。水垢导热的能力比较差,它阻碍热量向热水传导,增加了能源消耗。据测算,水垢厚度为5毫米时,燃料消耗量就需增加15%。水垢对锅炉管壁有腐蚀作用,并且还会因过热变形而鼓包,甚至爆管,发生严重设备事故;有时还会发生爆炸,使锅炉工人和工厂附近的人群发生伤亡。因此,锅炉在使用时必须设法降低水的硬度,使它变为软水,这就是锅炉水处理。
小型锅炉控制水硬度的主要方法,是采用炉外钠离子交换法,以除去水中的钙、镁离子,使锅炉体内不结或少结冰垢。
采用这种方法:是在锅炉外边设置一个过滤器,其内部装着一层难以溶解的钠离子交换剂,它能和水中的阳离子发生交换作用。当硬水通过过滤器时,水中的钙、镁和其它阳离子,被交换剂吸收,而交换剂中的钠离子(Na+)替代到水中。这样,硬水就变成了软水。
交换剂使用一定时期之后,其中的钠离子会越来越少,如果不予补充,就不能再起到软水的作用。于是就需要利用食盐或基它钠型化学品作还原剂。将食盐溶液输入过滤器,当它流过交换剂层时,由于还原溶液中含钠离子的浓度比较高,它能将离子交换剂原先所吸收的钙、镁离子洗脱出来,使交换剂重新变为钠型,恢复继续软化硬水的能力,这就是离子交换剂的再生(或称为还原)。
通过食盐(氯化钠)的再生作用,使交换剂不断地循环使用,达到长期软化硬水的目的。由于食盐的价格便宜,而且操作简便,因此,许多工厂都乐于采用它。
海洋资源的开发利用与海洋环境
海洋资源类型
海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。
海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。
海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。
海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。
在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图3.14《深海锰结核》)。
海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。
海洋渔业生产
海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。
温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。
世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。
海洋油、气开发
海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。
地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。
海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。
海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。
海洋空间利用
世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。
海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。
海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。
海洋运输和港口建设
海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。
20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。
沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。
荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。
围海造陆
沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有 1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。
在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。
澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。
海洋环境保护
海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。
(一)海洋污染
海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。
工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。
核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。
(二)海洋生态破坏
除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。
石油污染和监测防治
沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。
为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。
海洋权益和《联合国海洋法公约》
20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。
根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。
《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。
海水化学资源概况
海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,如金达500万吨,铀达42亿吨,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨,总产值达6亿多美元。水是生命之源,世界上缺水的地区愈来愈多,海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径,所有这些都是海洋化学要研究的。
海洋生物资源
1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约1.9万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨,折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。
2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿吨,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋0.54亿吨,大西洋0.24亿吨,印度洋0.6亿吨。
各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来,日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快,1990年渔业产量达到1200多万吨,成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家,以及南朝鲜和东南亚的某些国家,渔业也比较发达。
3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间,目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨,每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达0.5?亿吨。另外,水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万吨。
海洋矿藏资源概述
用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说,其种类之繁多,含量之丰富,令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中,有80余种在海洋中存在,其中可提取的有60余种,这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中:海水中的“液体矿床”;海底富集的固体矿床;从海底内部滚滚而来的油气资源。
海水中最普通的是盐,即氯化钠,是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐,它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外,还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等,它们一般在陆地上比较少,而且分布较分散,但又极具价值,对人类用处很大。
据估计海水中含有的黄金可达550万吨,银5500万吨,钡27亿吨,铀40亿吨,锌70亿吨,钼137亿吨,锂2470亿吨,钙560万亿吨,镁1767万亿吨等等。这些东西,大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料,又可以做火箭的燃料及照明弹等,是金属中的“后起之秀”,而世界上目前有一半以上的镁来自海水。
海水是宝,海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂,是开采最方便的矿藏。从这些砂子中,可以淘出黄金,而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等,所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一,愈来愈受到人们的利用。
这种矿砂主要分布在浅海部分,而在那深海底处,更有着许多令人惊喜的发现:多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的,或者呈褐色的锰结核鹅卵团块,有的象土豆,有的象皮球,直径一般不超过20厘米,呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。
据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨,如果开采得当,它将是世界上一项取之不尽,用之不竭的宝贵资源。目前,锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中,还有许多沉积物软泥,也是一种非同小可的矿产,含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中,富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等,具有较大的经济价值。
近年来,科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”,是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊,海底裂谷带中,热液通过热泉,间歇泉或喷气孔从海底排出,遇水变冷,加上周围环境中及酸碱度变化,使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀,形成块状物质,堆积成矿丘。有的呈烟筒状,有的呈土堆状,有的呈地毯状从数吨到数千吨不等,是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。
石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”,又被称为“黑色的金子”。据报告,1990年,全世界海上石油已探明储量达2.970×1010吨,海上天然气已探明储量达1.909×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。
石油是“工业的血液”,然而目前全世界已开采石油640亿吨,石油的枯竭在所难免,从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体,又称为沼气,成分主要是甲烷。由于含碳量极高,所以极易燃烧,放出大量热量。1000立方米天然气的热量,可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此,天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。
海洋能源概述
浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。
潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。
今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达5.44亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。
波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。
波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。
除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为0.5亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。
把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但99.99%来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。
此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。
由此可见,海洋中蕴藏着巨大的能量,只要海水不枯竭,其能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。
现在全世界绝大多数的氢氧化钠是通过电解氯化钠得到的。氯化钠也就是食盐,储量非常大,也是很便宜的一种工业原料。这个反应是这样的:
2NaCl + 2H2O -->2NaOH + Cl2+ H2
当然实际工业操作里面要复杂很多,还有很多其他反应,这里就不提了。
要注意这个途径不仅仅生产氢氧化钠,还可以得到氢气和氯气,氢气还是很有用的,氯气的用处就非常有限了。这个方法工业界已经应用了120年,影响经济性的主要原因和一个是电价,另一个就是氯气的出路了。
这个反应耗电,而目前全世界绝大多数的电力都是由化石能源提供的,在发电的过程中要排放大量二氧化碳。整体下来,可能排放的二氧化碳更多一些。
而且需要的氢氧化钠的量真的有点大。世界上人类活动每年排放的二氧化碳总量大约在360亿吨,中和掉这些二氧化碳大约需要330亿吨的氢氧化钠。而现在全世界氢氧化钠的产量大约是6千万吨。差好几个数量级。就算可以使用发电过程不产生二氧化碳排放的可再生能源解决二氧化碳净排放的问题,副产的巨量氯气和氢气的去处也是一个很大的麻烦。所以这条路是走不通的。
| (1)不可再生 ①增大煤与空气的接触面积,使煤充分燃烧 二氧化硫、二氧化氮 ②风能(合理答案均可) (2)①混合物 煮沸 ②蒸发溶剂 Na + 、Cl - (3)①氧气、水蒸气等 铝在空气中与氧气反应,其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝进一步氧化 ②Fe + CuSO 4 =FeSO 4 +Cu 减小 ③A |
| 试题分析: ⑴煤等化石燃料的形成需要几千万年时间,属于不可再生能源。②清洁能源比较多,除风能外,常见的还有太阳能等,它们都不会对环境造成污染。 ⑵①沉淀、过滤、吸附等净水方法基本只能除去水中的不溶性杂质,所得水仍含有大量可溶性杂质,如可溶性钙镁化合物等,属于混合物。②氯化钠的溶解度受温度变化影响较小,所以基本采用蒸发溶剂的方法来得到晶体。 ⑶②反应后溶液由原来的硫酸铜变成硫酸亚铁溶液,从它们的相对分子质量可以看出,溶液的质量变小了。③加入的铁粉首先和硝酸银反应,待硝酸银全部反应完,如果还有铁粉剩余,则再和硝酸铜反应。由题可知,反应后铁粉没了,说明铁和硝酸银肯定发生了反应,故滤渣中一定含银,滤液中一定含硝酸亚铁,至于硝酸银是否全部反应完、铁是否与硫酸铜发生了反应,根据题目条件无法判断。综合起来,只能选A。B如果改成“滤渣中一定含有银,一定没有铁”才正确。C改成“滤液中一定含有硝酸亚铁,可能没有硝酸银”才正确。D改成“滤液中一定含有硝酸亚铁,可能没有硝酸铜”才正确。 |
沼气是一种取之不尽、用之不竭的再生能源,21世纪沼气在农村将成为主要的能源之一。农村建成沼气后,解决了农业生产中的燃料、饲料和肥料等问题,一举多得。据粗略测算,一个家庭安装一个6~8立方米的沼气罐,每年可节约2500元。能解决3-5口之家的正常生活燃料,可节省煤约1600公斤,节电230千瓦小时,柴禾和秸杆2吨左右(相当于3.5亩林地的年生物蓄积量),同时还减少约2吨的二氧化碳的排放,对防止水土流失和减少温室效应有一定的促进作用。且沼气的残留物相当于150公斤硫酸氨、120公斤的过磷酸钙、85公斤氯化钠,对40多种农作物病虫害等同于农药的防治效果,沼气这种对化肥、农药的替代作用消除了农业污染源,有利于生产绿色无公害食品。沼气上接养殖业,下连种植业,从而形成沼气---畜牧业----林果业---渔业----蔬菜花卉等生态经济模式,把农民朋友从繁忙的家务中解放出来。节约了大量的农村劳动力投入到其它的生产和非农业领域,促进了农村劳动力结构不断优化,为农村经济发展奠定了坚实的基础。“过去做饭满屋烟,如今生火拧开关”是对沼气新能源真实而生动的描述!!!
我国的沼气利用技术在世界上一直处于领先水平。从国内来看,传统沼气主要是在混凝土沼气池里,采用水式发酵技术而成,其结构及技术虽然经过多年改进,日益完善,但仍然存在建池工期长,施工工艺复杂、日常管理不便、维护成本、容易渗漏、气密性差、容易结壳、原材料(粪便)缺乏、建池成功率低等问题一直制约着沼气事业的发展,为此,我公司技术人员在认真研究沼气池构造理论、反复试验改进、吸取国内外经验的基础上,推出“贝迪”系列移动式太阳能沼气罐,采用当今世界上最先进的发酵技术和制作工艺,彻底解决了以上复杂疑难问题,为农村沼气建设的可持续发展和“三清工程”的实施提供了强有力的支持。大力推广新沼气技术,不仅可以使秸杆等废弃物变废为宝,节支节能,优化生活环境,而且也是一条发家致富的好门路,利国利民利自己。我们诚邀广大有志之士加盟合作,投资兴业,与您携手共创美好生态家园!!!
能源功能和效应:
沼气具有作物秸秆和柴薪一样的传统功能特点,同时赋予了现代农村对传统能源的不满意(或不满足)而要求改造,同时又能达到改造要求,成为我国农村地区广泛推广与应用的新能源,拉开了与农村传统能源挑战的新篇章。
环境卫生功能和效应:
沼气系统在农村引入,刺激与加快了农村村容、村貌的变化,院内院外干净整洁,蚊子、苍蝇减少,居住与生活环境大为改善与改观,农村也有城市一样的面貌。
生态功能和效应:
沼气的生态功能首先体现在它能够替代农村传统能源,减少了对柴的砍伐,保护了植被,减少水土流失,促进了生态环境恢复与改善。还体现在农业生态系统中,通过沼气来利用作物秸秆,不仅可以获得沼气能源,而且保证了作物秸秆很高的养分的归还率,有效地维持和培肥土壤肥力,提高了农业系统的生产能力,加强了农业生态的稳定性。另外还体现在能产出绿色无污染食品,向市场提供让消费者满意放心的安全绿色食品。
经济功能和效益:
沼气是农业生态系统的核心与纽带,刺激和带动农村的种、加、养发展,拓展农民致富的渠道,更重要的是还能发展绿色无污染农产品,其产值成倍增加。依据大量资料,沼气与设施农业相结合形成的综合农业模式其全年经济效益都在1万元以上。沼气除了创造了经济效益外,其节支、增收、增值效益已很明显。
社会功能和效益:
发展农村沼气,建设生态家园的社会功能体现在:①为社会提供丰富、优质的农产品。②既能推动农业发展,又能引导农民增收。③解放妇女劳动力,优化农村劳动力结构。④促进农村精神文明建设、促进“三农”向前发展的进程中保护和改善生态环境。
海水中含有氯化钠等无机盐,这些盐类使海水变得又咸又苦,渴时喝下去不但不能解渴,反而会更口干舌燥。盐类会和金属起化学反应,使金属受到腐蚀。钢铁尤其怕海水,完好的钢材放在海水中,不用很长时间就会被腐蚀得面目全非。铝在大气中表面会生成坚硬的氧化层,能保护内部,而在海水中,铝的氧化层也丧失了保护力。真正能够耐受海水浸泡的只有铁,不锈钢和铜合金也有一定的抗海水腐蚀的能力。海水受热以后,一部分盐会结晶出来,附着在容器表面。海水中的附着生物,像藻类、软体动物、甲壳动物和腔肠动物等也会长在通海水的管道和设备的壁上。这些附着物使这些设备传热能力大大降低,甚至被堵塞。
海水淡化设备
从苦咸的海水中提取淡水的技术叫做海水淡化,也称海水脱盐。
古希腊罗马时代有人做过海水淡化的尝试。亚里士多德用封闭的容器把海水烧开,发现水蒸气里没有盐分,把它冷凝就得到蒸馏水,是纯净的淡水。19世纪英国曾批准用蒸馏法制淡水的专利,在阿拉伯的亚丁湾海滨陆地上建造海水蒸馏器制造淡水,供给过往的船员。到2006年,世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术,全球海水淡化日产量约3,775万吨。
目前世界海水淡化装置主要分布在沿海的干旱地区、淡水供应困难的岛屿和沿海缺水的大工业城市。最集中的地区是以色列和沙特阿拉伯、科威特和阿拉伯联合酋长国等,这些国家没有河流,地下水也奇缺。过去靠船从国外运来淡水。幸好这些国家有丰富的石油,有条件用石油当燃料蒸馏海水,解决淡水供应问题。
主要的海水淡化技术有蒸馏法、反渗透法和电渗析法。
蒸馏法实际上还是用亚里士多德阐述的原理,把海水加热使它汽化,再使蒸汽冷凝,得到淡水,剩下的浓盐水另做它用。蒸馏法使水汽化与盐分离,不管从多么浓的海水中都能蒸馏出很纯的淡水,一次成功,所以适合于直接淡化海水。现在已经能用这种技术建造大规模的海水淡化厂,是最重要的一种海水淡化方法。
蒸馏法也有多种做法,用得最多的是多级闪蒸法。先把海水在管子里加热,然后把海水引进压力比大气压力低的设备中。压力降低,水的沸点也降低,不需要到100℃就汽化了。海水在这个低压容器里急速汽化,蒸汽迅速离开热海水,固态的盐类留在剩下的液体中,不会留在换热面上。产生的蒸汽在换热管外冷凝成淡水,海水在管内吸收冷凝时放出的热而被预先加热。海水这样依次通过多个闪蒸室,每个室内的冷凝管上都生成淡水。重复进行多次闪蒸过程,能够最有效地利用热量,降低成本,使这种办法成为现实可行的技术。
闪蒸室可以用便宜的低碳钢做成,外面包上不锈钢之类的合金保护,防止腐蚀。冷凝器是最关键的部件,而且温度最高,最容易被腐蚀,得用钛或铜镍合金等防腐材料做。海水中还得加进阻止结垢的化学物质,使剩下的盐不会附着在设备壁上。把各级闪蒸室垂直地叠在一起,效果更好。
海水淡化设备
多效蒸发法是另一种蒸馏法,它使导热面的两面一边是蒸汽一边是水,蒸汽在上面冷却,水在下面加热,一举两得。不过用这种办法时,结垢问题比多级闪蒸法严重,得想办法解决。
低温多效蒸发法能利用37~65℃的温度淡化,需要的热量少,能用电厂废热供给。有可能用太阳能作为能源,或者直接加热海水,或者把热量储存在太阳能池里再用,这样可以不必燃烧化石燃料。直接利用时把水池壁涂黑,使它能最大限度地吸收太阳能,使水汽化,然后在池上方的玻璃壁上冷凝,加上多效的原理,提高热量的利用率。储存的办法则使太阳能把集热管里的水加热,把热水储存在太阳能池里,热水是很好的热源。太阳能淡化器的投资比较高,因而限制了它的使用。
反渗透装置
反渗透法海水淡化,是用压力驱使海水通过反渗透膜,膜的微孔很小,水的分子比较小,可以顺利地通过,而把分子较大的盐留在膜后面。这种淡化技术近来发展得很快,在它的基础上又发展了超滤技术。反渗透法的关键是在膜上。膜既要能透水留盐,又要能经得起高压的水流过而不致损坏。这种膜是用高分子材料做成的。醋酸纤维素膜的材料来源丰富,价格便宜,可是不耐用,脱盐的效果也不理想,不宜于直接淡化海水;聚酰胺膜的机械强度比较高,脱盐的效果比较好;聚砜高分子膜是一种复合反渗透膜,本身包含有效层和支持层,性能更好。这些高分子材料可以纺成纤维,织成膜。叠成平板形的膜不能耐压;卷成管状、螺旋管状最结实,能承受压力;做成中空纤维的效果最好。在海水通过膜之前,要先进行前处理,灭菌、除污和加化学药剂调节酸碱度,否则海水很快就会把反渗透膜堵塞,使它不能工作。反渗透法脱盐的效果与海水的盐度有关,有时一级反渗透脱盐还不足以制出合格的淡水,需要二级脱盐。反渗透法不需要热源,只需要电力驱动高速旋转高压泵把海水加压。目前新材料层出不穷,有了更理想的膜材料,这种淡化方法的效率会更高,成本也能降下来。
电渗析法也是用膜把水和盐分开的技术,但是这种膜要在电场的作用下才有淡化的本领。在电渗析槽内插上阴阳离子交换膜和隔板,充进海水,加上直流电场,海水里的电解质就被电解,里面的阴阳离子分别通过交换膜跑掉,留下的水中就不含盐了。用隔板隔开,可以在一个电渗析槽内装多组膜。膜的材料也是高分子聚合材料——聚苯乙烯磺酸和聚苯乙烯季胺。电渗析法的耗电量与海水的浓度成正比,所以这种办法最好用在浓度较低的地下苦咸水淡化中,如果用来淡化海水,一级淡化效果不好,需要多级淡化,成本就高了。我国1981年在西沙群岛永兴岛上建了一座日产200吨淡水的电渗析淡化站,一直工作到现在。
水有很特殊的性质,汽化时不会把溶质带出来,结冰时也不会把溶质带出来。利用这个性质,与蒸馏法相反,不把海水汽化,而用冷冻海水的方法也可以达到淡化的效果。冰融为水所需要的热量只有水蒸发为汽所需要的热量的13%,可以节约大量能源。另外,低温下盐对容器的腐蚀不像在高温下那么严重,所以冰冻法可能将来还会有发展。如果仿照多效蒸馏的办法,把冰冻和蒸发相结合,可以更有效地利用热量。
现在海水淡化的真正问题还是成本过高。最初的海水淡化是烧1吨油换1吨水,那就不如用船运淡水了,除非迫不得已,谁也用不起淡化水。自从有了上述的新技术以后,情况要好得多。截至2006年年底,我国日淡化海水能力接近15万吨,海水淡化成本逐步下降,已接近5元/立方米。要使淡化更加实用,还得继续努力开发新技术,研制出效率更高、更耐久的膜,在工艺上巧用多级、多效等方法,更有效地利用能量,以及利用太阳能、风能、地热能和海洋能等可再生能源作为动力。
冰山
大陆架上有很多古河道,在海面上升时被海水淹没,这些古河道下的沙层中藏有大量的淡水。有些地方虽然没有古河道,可是海底地层里有地下水,这也是重要的淡水水源。用卫星遥感的方法可以找到海底淡水储藏在什么地方,再用浅地层剖面仪探查海底地层,详细调查沉积物里淡水的分布。在淡水露头的地方可以直接用潜水泵抽取,在没有露头的地层上可以探明含水构造,然后打井抽淡水。这种水源利用起来可能比海水淡化还经济。美国开发海底淡水解决了夏威夷的城市用水,希腊在爱琴海成功地开发了一处日产淡水100多万立方米的海底涌泉,灌溉了沿海3万公顷旱地。我国长江口古河道中有很丰富的海底淡水,现在已经对资源作了周密的调查,还在长江口外的嵊泗列岛开始开发。将来全面开发这个淡水资源将能解决舟山群岛的淡水供应问题。
地球上绝大部分淡水都冻结在南极洲和格陵兰等北极岛屿的冰盖里,冰盖边缘不断断裂成冰山后漂流出来。全球冰盖的淡水量等于地表水和地下水总量的3.35倍。能不能把冰山用拖船拖运到缺水的沿海港口,融化成淡水使用呢?有人曾做过这种试验,把南极洲附近的冰山拖到南美洲。人们发现利用冰山淡水有很多困难:形状不规则的冰山在拖运时阻力很大,费力拖到目的地后,很难把它融化,也不容易把融化后的水收集起来,融化时吸收大量的热,会使气候变化,破坏当地的生态环境。
虽然已经有这么多的办法和设想向海洋要淡水,可是仍然没有找到一个十全十美,既有效又经济可行的办法。这个问题只有留待今后去解决了。
氢能是指氢气燃烧而释放出来的能量。自然界几乎没有氢能这种能源,因为自然界虽然含有丰富的氢,但几乎没有氢气。氢大都以化合物的形式存在,特别是水含有1/9质量的氢。水虽然含有氢,却不含有氢能。通常,人们通过电解把水分解成氢气和氧气,这个过程中电能转化为氢能。由于能量守恒,产生的氢能一定不会多于输入的电能(实际上由于发热损耗产生的氢能会少一些,大约为电能的80%左右)。氢气还可以用某些含氢的有机物通过化学或生物的方法制备出
来。这时的氢能来源于有机物的化学能或生物能,也比原来的能量少(大约为30%左右)。
问题二:氧气,氢气是不是不含金属元素 氧气,氢气不含金属元素,因为氢气氧气都是单质,氢气只含有氢元素;氧气只含有氧元素。
气体单质是由单元素组成的气体.但单元素的个数也可以不止一个。
单质与化合物的区别:单质是由同一种元素组成的纯净物.如:O2、H2、N2、Fe、Cu氦气、氖气等等.只含有一种元素的物质,但必须是纯净物.化合物:是由不同种元素组成的纯净物.如:H2O AI2O3 HCI H2SO4等等.至少是两种元素组成的纯净物.又如:氯化钠、五氧化二磷、四氧化三铁、氧化铜、氯酸钾等等.化合物又分为氧化物、酸、碱、盐.氧化物:必须是由两种元素组成,而且是化合物.如:H2O AI2O3 HCI 都是氧化物,它们也属于化合物,又是纯净物.
元素周期表的分布:
一般遥控器,计算器,电视遥控器都很经用(能管大半年)。鼠标相对耗电(频繁的话2-3个月)
体重秤能管3-4个月,电子表至少一年,垃圾桶估计2个月,挂钟能管5个月以上,前提是好品质的电池。
足够了,不用买多余的电池了