海洋资源化学-海洋仪器网资料库

荆无命 · 发表于化学类 2022-12-14 12:18:21

海洋资源凡是可供利用并再现社会财富的海洋物质、能量以及海上设施、活动等都可称之为海洋资源。按属性和主要分布特征，分为生物、化学、矿物和动力。研究内容广义地讲，凡属开发海洋资源中的化学问题，均为海洋资源化学的研究内容。具体来说，将与海洋水体紧密联系的水圈和生物圈中溶存或产生的化学物质，作为海洋资源化学的主要研究对象，即主要论述海洋无机资源化学和海洋天然有机物资源化学。
提取微量元素的方法 1液固分配型的吸着方法2这一被称为液固分配型的吸着方法的特点是，将选用的固相吸着剂，直接置入液相体系即天然海水中，通过吸附、交换、络合或包结等吸着方式，有效地捕集海水中痕量元素或离子。3这种新技术的优点是，与经典的海洋资源化学工艺不同，不需要把海水装入大容量的反内器进行化学加工，从而节省了设备动力和大量的化学试剂。
海水综合利用 1海水综合利用是指从海水中综合提取各种物质的生产过程2目前，海水综合利用的发展趋势是：原子能发电、废热用于海水淡化（蒸馏法），再从淡化排出的浓海水中分离提取各种物质。从技术上看，综合利用海水最合理。
海水直接利用 1海水直接利用技术是指不经淡化，用海水代替淡水的技术。2一是工、农业；二是解决部分生活用水。海水在工业生产中除用作溶剂除尘外，主要用于冷却水，占海水总利用量的90%；用于生活中，主要是冲厕、冲道路、消防用水。在农业上，用于沿海盐碱地农作物灌溉，这是直接利用海水中一项很有前途的产业。
“闪动簇团”模型把液态水看成是以氢键结合的水分子的“闪动簇团”在略为“自由”的水中游泳的一种液态体系。这些簇团尺寸较小，且处于不断转化的“闪动”状态。“簇团”可以理解为单体水分子之间由氢键结合而成的二聚体、三聚体甚至是多聚体。“非簇团”可理解为单体水分子。所谓“闪动”就是说这些小簇团本身非常动荡，簇团与非簇团的水分子之间是处于连续地相互渗透、相互转化之中，因而整个液体是均匀的，并可保持在一种稳定的流通状态之中。“闪动”从化学上来讲，指体系内旧键不断地消失，而新键同时不断地出现；从物理运动来说，就是说体系内的“簇团”在不断形成过程中继续不断地溶解，永不停息。
粘度最小值出现的最小值归因于簇闭摩尔分数的减少和间隙空间被挤掉这两种效应的综合结果。意即当簇团摩尔分数减少为主时，水的粘度随压力的增加而减小；而当空隙空间被挤掉为主时．则增加压力就会使分子和簇团更加紧密从而阻碍其运动，故粘度随之增大。在这两种因素的转折点，即出现粘度的最小值。
4℃应归因于簇团的破坏所引起的密度增大和正常热膨张所引起的密度下降这两种因素综合作用的结果。是簇团破坏所引起的结构紧缩和热膨胀引起的密度下降综合作用的结果，0-4簇团破坏，体系中的非簇团水分子数量增大，结构紧缩的影响超过了热膨胀，4℃最小摩尔最大密度；T升热膨胀为主，水的体积随着温度上升而增大，密度相应减少。
温度对液态水的结构 (1)温度升高，簇团变小，簇团数目即相对应的浓度就增加。这意味着，增加热能的效应不只是使簇团“融化”或“熔解”，而同时还能使簇团分裂。(2)在水的凝固点到沸点之间，氢键数目减少，但变化不是很大，即便是达到了沸点，液态水中仍然会有一定数量的氢键结构。(3)温度升高，液态水的氢键结构程度随之减小。
                           水的饱和蒸汽压增大（1）升高温度，海水中的水分子将获得较高的动能，从液面上逸出的气态水分子的数量将有所增加，故而蒸气压增高。（2）随着温度的升高，液态中氢键结构程度随之减少，大的水分子“簇团”则可解缔或部分解缔为
小的“簇团”和简单的水分子，从而也使蒸气压有所增益。(H2O)n 升温/降温nH2O
水的粘度与压力水的粘度和压力的关系是很不正常的，在“正常”液体中，由于压力的增加，单位体积内分子数增加，其运动受到阻碍，故其粘度会随之增大。然而，纯水和35‰S的海水的粘度，同其在一个大气压下的数值相比较，则实际上是开始随压力增大而下降，通过一最小值后，才同“正常”液体一样，随压力增大而上升。
四个依数性蒸气压的降低、沸点的升高、凝固点下降和溶液的渗透压。描述稀溶液依数性的即范特霍夫定律为：稀溶液性质的变化与所溶解的质点数成正比，也就是与溶质的摩尔浓度成正比。
水合壳溶液中的—个离子是被两个同心层区域所包围。较内的一层即区域A，习惯上称为“初级”水合层，它含有紧密的、电缩的而又不活动的水分子，被强有力地束缚在离子的库伦引力场中；在距离子较远的C区内，水结构是‘正常”的，即通常的液态水；中间的B区则是一个具有相对随机性的、水的“正常”结构已受到某种程度破坏的区域。
电缩作用由于离子的库伦引力场与水偶极的局部电荷的相互作用，具有足够的强度，把水分子拉近离子，因而缩小了紧靠离子附近溶剂的体积，即离子近傍的水有较小的比容。
离子的水合作用规律对简单的一价正离子，由于它和水分子之间的化学键完全是离子键性质，故可用一般的静电引力理论来处理。且电荷密度越高，离子的水合程度就越大(1)正离子倾向于比负离子有更大的水合程度。一般说来，负离子倾向于破坏水的结构，正离子则增强水的结构。(2)电荷愈大，离子的水合程度愈大。(3)在电荷数相同的条件下，离子的晶体半径越小，则水合程度越大。
(4)碱金属正离子，其晶体半径小于K+的Li+ 和Na+ ，是促成水结构的，而从K+到Cs+，与水作用较弱，是水结构的破坏剂(4)海水的主要负离子中，SO42-与水的缔合能力要比Cl-强。
解决水资源不足措施 1在河口、海湾蓄积淡水或修建水库蓄水。2就近引水或跨流域调水3水再生利用4开展直接利用海水技术5节约用水6海水或咸水淡化。
海水淡化意义 (1)可以根据所需地点、所需时间、所需水量及水质进行生产，为淡水需要量的不断增长提供了保证。(2)提供某些特殊用水，如船舶与海岛用水，以及特定技术要求用水等。(3)为开垦荒漠，发展缺水地区的工农业生产提供了条件。(4)利用淡化方法除去水中某些危害人体健康的成分（如氟等），提供卫生饮水。(5)淡化技术的发展，也丰富和发展了其它生产过程中的分离技术，(6)淡水生产还可以和工业废热利用、剩余电力利用相结合，使能量达到合理有效用。
                           淡化方法相变化法（蒸发法、蒸馏法、冷冻法），膜分离法（反渗透法、电渗析法），化学平衡法（离子交换法、水合物法、溶剂萃取法）海水淡化方法反渗透法：多级闪蒸：多效蒸馏(发)：压汽蒸馏
闪蒸和多级闪蒸 1闪蒸是在蒸发之前用外来热源如一定温度的蒸汽对海水进行加热，但并不沸腾，然后通往闪蒸罐，罐内的压力维持在一定真空度下，这样进来的热溶液处于一种过热的状态，海水便急速汽化，蒸汽急速离开海水，而盐则留在液体中，这就叫闪急蒸发，简称闪蒸。2至于多级闪蒸不过是充分利用温度差，将热溶液的降温分为若干级，在若干个串联的闪蒸釜内逐级进行闪蒸，当然各级闪蒸釜的压力也是逐级降低的。3闪蒸可分为贯流式和循环式。主要区别是海水流动方式不同。贯流式即海水经热交换并加热至最高温度后，逐级进行闪蒸，至末级浓海水即行排放；循环式即末级的浓海水小部分排放，大部分与补充海水一起，返回热交换系统，进行循环闪蒸。
循环式要优于贯流式贯流式即海水经热交换并加热至最高温度后，逐级进行闪蒸，至末级浓海水即行排放。贯流式流程，海水流过一次即行排放，则水的流失量必然很大，需要补充的还水量很大，海水预处理量很大，因而不够经济。循环式即末级的浓海水小部分排放，大部分与补充海水一起，返回热交换系统，进行循环闪蒸。循环海水的流量虽很大，但补充的海水量较少，操作费用较低。与多效蒸馏，MSF优、缺点：加热与蒸发过程分离，结垢较轻；设备构造简单，设备费用较低，所需热源仅为低压蒸汽，特别适合于大规模生产。缺点：多级闪蒸法的缺点是设备庞大，盐水循环量大，造水比小，浓缩率较低，操作费用较高。
多效蒸发比多级闪蒸，优缺点：（1）多效蒸发的换热过程是沸腾和冷凝传热，是相变传热，因此传热系数很高。（2）多效蒸发通常是一次通过式的蒸发，不像多级闪蒸那样大量的液体在设备内循环，因此动力消耗较少。（3）多效蒸发的浓缩比可以提高，因此制造每吨淡水所需原料水可以减少。缺点：1设备的结构比较复杂。2因为料液在加热表面沸腾，容易在壁面上结垢，需要经常清洗和采取防垢措施。
太阳能蒸发法 1.优点：不消耗外加能量，运转费用较省、设备简单，且基本上没有污垢和腐蚀问题。2.缺点：装置占地面积大，固定投资大，成本不易降低；受地区及气候条件影响，单位面积淡水产量低，太阳能密度较小，因而此法适用于气温高、阳光充沛和日照季节较长的沿海缺水地区。
压汽蒸馏法优点设备简单、紧凑，在特定条件下具有良好的节能效益，等效造水比可达15。能源单一方便，只用电能，且不需冷却水。适用于水资源缺乏和供汽不便的地方，以及中小规模的废水处理、化工蒸发和蒸馏水生产等。（补充缺点：机器维护不易，结垢较重。）
渗析电渗析原理1.渗析是指溶液中溶质通过半透膜的现象。2.电渗析：在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜的现象称为电渗析。3.自然渗析的推动力是半透膜两侧溶质的浓度差。（电渗析器的主要部件为阴、阳离子交换膜、隔板与电极三部分。）：在直流电场的作用下．Na+和C1-分别透过阳膜和阴膜，离开中间隔室，但两侧电极室中的离子却不能进入中间隔室，结果使中间隔室的溶液浓度随着电渗析过程而逐渐降低，最后可降至所要求的含盐量，从而达到淡化的预期目的；而在两侧隔室中，浓度逐渐增高致成浓盐水或卤水。
                           缺点由于所耗电能与盐溶液的盐浓度成比例，电解质浓度高时，电流密度大，淡化一顿水的成本也就高。此法的缺点是不能除去不带电荷的杂质，且其经济效果随含盐量的增加而显著降低。
反渗透1）反渗透是渗透的逆过程。是指借助一定的推动力（如压力差、温度差等），迫使液体混合物的某一或某些溶剂组份通过适当的半透膜，而阻留某一或某些溶质组份的过程。它是一种分离、提纯和浓缩的手段。2）渗透现象是通过半透膜来体现的。当用一层只有水分子能透过而电解质不能透过的膜将淡水和海水隔开时，淡水的水分子将透过这种膜而扩散到海水一侧，使它稀释，并产生渗透压。如果反过来，向海水一侧施加大于海水渗透压的外压时，则海水中的水分子就会被挤迫出溶液体系，即渗过半透膜到淡水一侧。外加的压力越大，渗透过去的淡水量也就越多。这就是反渗透法的淡化原理。
反渗透膜1）具有较高的选择透过性和水渗透性，脱盐能力需大于97%2）要有强的抗物理、化学和微生物侵蚀的性能3）膜要有好的柔韧性和足够的机械强度4）膜的使用寿命长，适用pH范围广5）成本合理、制造方便、便于工业化生产。反渗透法优缺点 1由于分离过程不需加热，没有相的变化，故方法本身实际所需能耗较小，约为理论值的5-10倍；2因在常温下操作，腐蚀及结垢轻；3体积小，设备及操作简单，单位体积产水量高，适于大、小规模的生产；4适应性强，应用范围广；缺点：然而必须解决膜的寿命问题，尤其是膜的抗压密、耐水解和抗污垢问题，以及提高装置的使用效率问题。
冷冻法剂：海水在开始结冰时，绝大部分盐分留在水中，结出的冰其中盐分很少，如此获取淡水的方法叫做冷冻法。在实际操作中，控制冰晶的结晶速度和结晶条件，使之生成和析出易于分离和纯度较高的冰晶，乃是冷冻海水淡化工艺中的关键性技术问题。无毒无味与水不互溶沸点接近于水的冰点，不生成固体水合物、价廉等。
离子对和络离子区别离子对是由带不同电荷的离子彼此互相接近到一定的距离而形成的，由库仑力作用结合，有足够的稳定性，离子的热运动及溶质的相互碰撞不能把它们分开；而络离子是由配位体键组合而成的。1）离子对在形成复合物时，金属阳离子或配位体或者两者都保留着配位的水分子；络合物在形成复合物时，配位体紧靠金属阳离子2）在离子对中，对偶离子的水合壳层虽然有些联接，但基本上保持原来的样子；然而，络离子各自的水合壳层已合并在一起，形成共同的水合壳层。3）在离子对形成的情况下，体积的改变很小，而在络离子形成的场合，体积的改变比较显著。4）离子对的生成应该与压力无关，而络离子的生成则与压力有关。
常量元素存在形式：虽然Na、K甚至于Ca在海水中几乎全部都是以简单的水合正离子的化学形式存在，但是Mg和非卤素负离子，其相当部分却是以更为复杂的化学形式出现：分别与异号离子或强或弱地形成离子对或络合物。
海水制盐两种原理：浅池蒸发法（利用太阳能为热源，随着海水的蒸发，各种溶解的盐类依溶解度的不同相继析出。）和电渗析法（阴膜只让阴离子通过，阳膜只允许阳离子通过，当把电位梯度施于电渗析膜堆时，在相间的隔室中离子的浓度就分别增加或减小。电渗析法制盐的流程包括海水预处理、电渗浓缩和真空蒸发结晶三步单位操作）
浅池蒸发法过程及概念：海水制盐的传统方法，是利用太阳能为热源的浅池蒸发法。主要步骤是纳潮、制卤和结晶，蓄水池、蒸发池和结晶池。
                           1：掌握海水潮汐运动的规律，将海水引入盐田的生产工艺操作称为纳潮。是获取海盐的生产原料 2：在自然条件下，海水经盐田蒸发制取浓海水的过程，称为制卤 3：就是NaCl浓度达饱和的卤水在结晶池中蒸发结晶析出NaCl的过程。析出规律：在海水蒸发制卤至NaCl饱和结晶析出的过程中，卤水中各种溶解的其
它盐类会依溶解度的不同而相继析出，盐类析出规律为：Fe
2O
3
,CaCO
3 ,
CaSO
4
·2H
2
O
NaCl MgSO
4·7H
2
O MgCl
2
·6H
2
O
电渗析法的优缺点：不受季节和气候的影响，可以长时间地组织生产，适用于某些电力价格低廉的沿海国家.缺点：耗电量较大和膜的损耗，今后的研究重点主要是围绕着改进膜的性能和合理利用能源这两个方面。和海水淡化相结合，对降低电耗和制盐成本可能是有利的。
电渗析法制盐与淡化海水区别1为了制盐的目的，海水淡化法获得淡化水后所剩下浓缩液中的盐的浓度不象采用电渗析法制盐所得的浓缩水中盐的浓度那样重要，并且电渗析法用于制盐要求穿过单位面积膜所转移的盐量比电渗析淡化大得多。2在电渗析制盐中，如果稀的淡化液不想用来制淡水，可随时放掉。3在电渗析制盐中，为了使浓缩盐水维持可及的高浓度，浓缩室不再通入海水。4在电渗析制盐中，由于通常多采用一价离子选择透过性膜，二价离子的透过受到抑制，浓缩盐水中氯化所占比例较海水中提高，这对产品即原盐的纯度是比较重要的。空气吹出法（碱法及酸-气）提溴的原理、步骤、流程：空气吹出法是目前用于工业规模海水提溴的唯—成熟的方法。此法是用氯气氧化预经酸化的海水中的溴离子使成单质溴。继而通入空气和水蒸气，将溴吹出吸收塔和吸收剂作用转化成溴化物以达到浓集的目的，然后再用氯气氧化成溴或制成二溴乙烷等目的物。工艺过程：原料液的酸化及氧化→空气吹出→化学吸收→水蒸汽蒸馏①酸化氧化阶
段：Cl
2+H
2
O≒HOCl+Cl-+H+，HOCl+Br-≒HOBr+Cl-，HOBr+H++Br-≒Br
2
+H
2
O ②吹出阶
段：释放出来的单质溴在大型填充塔中被空气吹出，通常的工艺是海水和空气逆流通过塔体。③吸收阶段：使载溴的空气通过吸收系统，其中的溴被吸收、浓集、剩余的空气被放出。通常有两种吸收方式，即碱液吸收或酸-气吸收。
“空气吹出法”提溴工艺优点 1吸收效率高，因而可以减低吸收塔的高度。这样对设备投资和动力消耗都可以节省。2吸收液中溴浓度高，水蒸气用量少，对蒸馏有利。3因吸收液中不用碱，后处理时可以全部省掉中和碱所用的硫酸。4废液中的含酸量高，可以再循环用于海水的酸化，使总的耗酸量大力降低。“离子交换树脂法”提溴的工艺：树脂吸附法制溴是以离子交换树脂为载体，将溴从含量较低的原料液中富集并转移到含溴量较高的淋洗液中，再用水蒸气蒸馏法制得液溴。树脂吸着法用于海水提溴的具体过程，仍然是首先必须把海水进行酸化、再用氯气氧化，最后的释放溴和蒸馏工序亦与空气吹出法制溴略同(再通氯氧化、水蒸气蒸馏)，只不过在富集工序中将空气吹出、碱液吸收或酸-气吸收改用树脂吸附或淋洗代替。补充：所用树脂为强碱性阴离子交换树脂对溶液吸着作用规律：离子型沉淀的表面可优势地吸着溶液中某一种离子，此时，如果一种离子能与沉淀本身所含的相反电荷的离子形成难溶的化合物，则这种离子便会优势地被吸着。
描述双原子分子吸着：A-B(固) + C-(液) ---A-C(固) + B-(液)达平衡时，向右进行的：Ksp(AC)2.56×10-7摩尔的趋势，因而使预期的吸着反应得以顺利进行和完成。Ag+Cl-(固)+I-(海水)→Ag:I(固)+Cl-(海水)
“JA-2型吸着剂”的优、缺点：1 A—2型吸着剂原料易得，制作程序简单，按液—固分配方法用于海水直接提取溴扣碘，其富集效果优异，溴和碘的总吸着量可平均达到132毫克/克—吸，富集因数较大，且可再生反复利用，故可期待有制备或生产上的意义。缺点是在通流海水进行吸着反应过程中的部分溶失，每一反应周期（4—5天）约损失0.5—1.0%左右，如连续作业，这就是一个不小的数字，因而影响到提取的费用。
由海水生产金属镁IG-MEL和DOW法的工艺过程：1）在IG-MEL法中，无水氯化镁供料是直接由MgO氯化而得到的：由海水沉淀出Mg(OH)
2
，经煅烧得到活性MgO，
与碳和氯高温反应，生成熔态的无水MgCl
2， MgO+C+Cl
2
→MgCl
2
+CO和2MgO+C+2Cl
2
→2MgCl
2+CO
2
由氯化反应器出来的MgCl
2
，被输送到长方形的平底电解池中电解。
因供料是高温下制备的熔态MgCl
2
，故电解池的运转无须外部供热，生产出的金属镁定期地由电解池的表面上取出。2）另一种方法即Dow法，其电解池供料的
近似组成为MgCl
2·0.5—1.0H
2
O，是把来自海水的Mg(OH)
2
用盐酸中和，随后经
几个连续的脱水步骤而制备的。
镁砂工艺：利用碱沉淀剂首先将海水中的镁离子转化成Mg(OH)
2
，然后经过一系列的加工程序使成产品。生产中用碱，主要为苛性钠或消石灰。来自煅烧白云石的混合型碱沉淀剂，所沉淀出的镁离子大约40%来自白云石，60%来自海水。
降低海水镁砂中的钙杂质 1. 碱法：是按与碳酸的当量比加入稍稍过量的石灰乳液，并控制pH值在10.0—10.4之间，使碳酸盐的含量降低到35ppm左右。这种前处理方法，可形成相当稳定的过饱和溶液，特别是当温度低于10℃时尤其如此。2酸法：目前多用酸法进行海水脱碳酸的预处理，具体的操作程序是，先将适量的无机酸加到海水中去，使pH值调降至5.0左右，通入空气，吹出二氧化碳，亦可用水蒸气或真空脱气的方法除去生成的二氧化碳。
“过碱法”除硼方法海水预处理生产过程中后处理。过碱法：加入过量的碱到预经脱碳酸的海水中，使pH值控制在11-12，则可显著降低吸硼量，且可使
Mg(OH)
2
沉淀完全。过量的石灰乳在后续工序中用水洗涤除去。加入的OH-对硼
吸着的影响为：到等当点以前，硼可能以B(OH)
3
的形式存在，并强烈地吸着在
Mg(OH)
2的微粒上；当加入过量的碱时，生成了B(OH)
4
-,可由Mg(OH)
2
的表面上释
放出来。
与离子交换相结合的高氯酸盐沉淀法提钾：这一方法是先将盐水冷冻至0℃—5℃，除去体系中约l／2量的芒硝，加入高氯酸钠，分离生成的高氯酸钾沉淀，将所得物在70一80℃的热水中溶解，通过钠型离子交换树脂柱，转化为高氯酸钠．作为再生的沉淀剂供循环使用，吸着于树脂上的钾，用氯化钠溶液洗脱，树脂再生即重新转化为钠型，蒸发洗脱液并冷却．即得到产品氯化钾的结晶：
                           二苦胺沉淀法提钾 1)制备可溶性的二苦胺盐。2HDPA+Mg2+→Mg(DPA)
2
+2H+或
2HDPA+Ca2+→Ca(DPA)
2
+2H+2)用可溶性二苦胺盐沉淀海水中的钾离子。
Mg(DPA)
2+2K+→2K(DPA)↓+Mg2+或 Ca(DPA)
2
+2K+→2K(DPA)↓+Ca2+3)酸解二苦胺
钾盐，可得到相应无机酸的钾盐，并可使二苦胺再生。后者经转化成可溶性镁盐
或钙盐再循环使用。K(DPA)+HNO
3→KNO
3
+HDPA↓或K(DPA)+HCl→KCl+HDPA↓或
2K(DPA)+H
2SO
4
→K
2
SO
4
+2HDPA↓
二苦胺优缺点：二苦胺法海水提钾的优点是选择性较好，提钾的效率亦高；缺点是价格昂贵且带来某些毒性和污染的问题。
美国耶鲁大学：1结论为：在较浓海水和较低温度的条件下，钾的回收率很高，二苦胺的流失亦较少。2根据这一结论，采用二苦胺法加工处理冷冻法海水淡化厂的废液，预期可有效地回收钾盐。
过磷酸钙沉淀法提钾：过磷酸钙法的要点是：在海水中加入适量的过磷酸钙和氢氧化钠，将pH值控制在7.5-9.5，使海水中的钙离子和部分镁离子沉淀为相应的磷酸氢钙和磷酸氢镁，经分离后再加碱使pH升至10.0左右，海水中的钾离
了即转化成MgKPO
4·6H
2
O而沉淀出来。1.(PH=7.5-9.5)：Ca(H
2
PO
4
)
2
+2NaOH→
CaHPO
4+Na
2
HPO
4
+2H
2
O CaCl
2
+Na
2
HPO
4
→CaHPO
4
+2NaCl MgCl
2
+Na
2
HPO
4
→
MgHPO
4+2NaCl 2.(pH＝10.0)： MgCl
2
+KCl+Na
2
HPO
4
+NaOH MgKPO
4
+3NaCl+H
2
O
磷酸盐沉淀法优缺点：磷酸盐沉淀法的优点是能和海水淡化结合联产，主要缺点是磷酸或磷酸盐的耗用量较多。如欲减少损耗，则必须使反应液保持碱性，因而要消耗较多的碱。此外，作为钾离子交换剂的磷酸氢镁在水中的溶解度不是很低，故其损失量亦相当可观。
粘土类矿物质：由于粘土类矿物质存在净电荷，所以可吸引异号离子进入层间的适当位置，而当把这种层间带有离子的粒子置于溶液体系中时，层间离子可以自由运动并可与液相中的同号离子进行交换。
沸石 1有些水合的硅铝酸盐矿物晶体，当受到灼烧至500℃左右时。由于晶体内的水被驱出而出现类似起泡沸腾的现象。这样的硅铝酸盐矿物质被称为沸石或泡
沸石。2通式似可写成，Mx/m[(AlO
2)x`(SiO
2
)y]wH
2
O式中，x/n—可交换的离子
数；n—阳离子的价数；x、y—分别是AlO
2和SiO
2
的数目；w—水分子数；M—可
以是一价的阳离子，如Na+、K+、Li+等；也可以是Ca2+、Sr2+、等。
离子筛：驱除水后的沸石晶体中，有许多孔径均匀的通道和大小类同的空穴，能吸着相应尺寸的分子和离子：比孔径略小的分子或离子可被吸着，比孔径大的分子或离子则被拒之门外。宛如微孔筛子的作用。
分子筛的原理：1分子筛作用：沸石对于气体等分子的吸着性能主要取决于其大的内腔表面，而正是由于拥有巨大的内腔表面，故沸石的分子筛作用，已被深入研究和广泛应用。2离子筛作用：—种交换剂的交换容量主要应决定于其有效电荷点位的数量。沸石具有不同曲折程度和大小的通道和空穴，巨大的孔径表面积和若干负电点位。这些性质决定了可作为阳离子交换剂、且具有—定的选择性。沸石应具备性质：有效电荷点位的数量、不同曲折程度和大小的通道和空穴，巨大的孔径表面积和若干负电点位。
沸石提钾的优缺点：在技术上是可行的，工艺也是比较稳定的，主要优点是斜发沸石来源广、价格低、耐热和机械性能较好且可反复利用。缺：煤耗和盐耗较大，洗脱效率较差，因而影响到产品即钾盐的成本。
对“缙斜沸石对含钾溶液的吸着交换曲线”分析：A.吸着交换的第一阶段的流出
                           液中钾含量极低，几乎等于零值。这表明流入液中的钾离子近全部被沸石交换吸着。B.第二阶段流出液中钾离子的浓度连续增加，表明固定相的活性交换点位的数量在逐渐下降。C.至第三阶段时，流出液的钾离子浓度逐渐接近恒定，最后达到与进料液相等同的钾含量，表明吸着交换反应系统已达到平衡。
有机二羧酸分子满足条件：1分子内含有的氧原子不得少于6个。2分子中的两个羧基必须处于碳骼的同侧，且间距不能太大，即是由一个C—C键所约定。3对于二酚类的0，0’-二乙酸而言两个醚氧原子必须处于邻位，但间距不能太小。直间接提钾法：1）直接提钾法：二苦胺法、磷酸盐法、沸石法。2）间接提钾法：苦卤提钾经典方法、巴拉德法、尼科里法、改进的尼科里法、沉淀法（硫酸钙复盐法、高氯酸盐沉淀法、氨基三磺酸钠法、氟硅酸盐法）
铀：+6；UO
22+；UO
2
(OH)
3
-(54%)和UO
2
(CO
3
)
3
4-（45%）；铀在海洋中的垂直分布，与
海洋中磷酸盐、硝酸盐、硅酸盐的分布相类似，即在500米至l000米的
深度间存在着跃层，到l000米附近达到极大值。深度再增加，铀的含量渐趋于减少，继而比较恒定。
合成508A树脂的反应物不同结构对海水中铀的富集性能的影响：如果对起始的关键性反应物(5－硝基－2－氨基酚)的结构作些微改变，例如以—OCH
3
代替酚经
基—OH、改变一NO
2
在苯环上的相对位置或使氨基乙酰化，则产物便不再具有对海水中铀的富集性能。
偕胺肟型树脂的吸铀机理：1偕胺肟树脂是一种两性化合物，在海水的pH范围内，以偕胺肟基形式与各种铀酰离子作用，因偕胺肟基的氮原子和氧原子都拥有
孤对电子，易与铀酰离子起螯合作用。2. UO
2(CO
3
)
3
4-的构骼中有三个四元环，在
吸着反应中必须先解离出一个或两个CO
3
2-，然后与树脂分子中的偕胺肟基形成一
个或两个更稳定的五元环螯合物。所以，在碱性介质中，由于溶液中CO
3
2-的浓度
相应增加，抑制了UO
2(CO
3
)
3
4-的离解，故致使树脂的吸铀量相对减少，也会使吸
着速度减慢。3在对[UO
2(OH)
3
(H
2
O)]-的螯合作用中，由于它的配位体即-OH或H
2
O
要比UO
2(CO
3
)
3
4-中的配位体CO
3
2-更易解离，故吸着反应更易进行。
HTO的制备方法：1钛盐在碱性溶液中水解、凝聚，是日前制备HTO的通用方法。2制备HTO所用钛盐，可以是硫酸钛、四氯化钛或硝酸钛等；所用的碱可以是氢氧化钠，氢氧化铵或醋酸铵等。3在用硫酸钛为起始原料制备HTO的实验中，用有机弱碱性物质尿素代替一般沿用的碱，在低浓和缓缓加入的反应条件下，所得的HTO质粒均匀，吸着性能优良。故称这种实验为“均质沉淀法”。
影响HTO吸铀性能的因素：A.钛盐品种 B.试剂的浓度 C.温度和pH值温度：HTO的吸铀量与海水温度的关系为：在15—50℃的范围内，随着温度的上升，其吸铀量不断增加，反之则递减。由尿素法制得的吸着剂，在35℃附近其吸铀量有一最大值。
HTO中三种成分的水：1普通水、类冰水和羟基（水），分别命称为吸附水、结合水和羟基水。2羟基（水）是吸铀反应的活性中心。
海水中铀与HTO进行吸着的动力学步骤：整个离子交换过程的速率由扩散所控制，在天然海水条件下为液膜扩散所控制；在加浓海水条件下，较稀时仍为液膜扩散控制，随浓度增加，情况可能随之变化，在达到一定程度的加浓海水中，则可能转为粒子扩散控制。HTO对海水中痕量铀的吸着，并不是单一的化学过程，除离子交换外，还可能伴随有较缓慢的络合反应。在天然海水条件下，铀-HTO 体系的吸着反应初始阶段是以离子交换为主，离子扩散起决定作用；而后一较长阶段的缓慢过程，以络合反应为特征的化学步骤对反应速率其主控作用。
                           铀-HTO体系的吸着反应在初始和后边阶段：在天然海水条件下，铀-HTO体系的吸着反应初始阶段是以离子交换为主，离子扩散起决定作用；而后一较长阶段的缓慢过程，以络合反应为特征的化学步骤对反应速率其主控作用。
HTO吸着反应的机理：①阳离子交换学说②阴离子交换学说③配位化学吸着机理④脱水络合或缩合机理⑤离子交换-络合机理
HTO两性离子交换剂特性：1HTO在酸性溶液中可吸着阴离子，几乎不吸着阳离子，pH越低，吸着阴离子的能力越强；在中性和碱性条件下可吸着阳离子，几乎不吸着阴离子，pH越高，吸着阳离子的能力越强；2在酸性条件下，吸着阴离子同时析放OH-，使溶液的pH升高，在中性或碱性条件下，吸着阳离子同时析放出H+，使溶液的pH降低。3〔H+〕的变化与溶液中的抗衡阳离子以及〔OH-〕与抗衡的阴离子大致有等当量的关系。
提高HTO的吸铀量措施 1）控制吸着剂的合成条件，使之能够得到链状同多酸结构占优势的HTO，即每个钛原子能结合多于一个或两个羟基的高活性体。2）设法将HTO吸着剂制成有较大孔径的颗粒。
提铀的意义趋势：1①现在原子能利用之所以成为可能和现实，则是导源于铀核裂变反应的发现。②陆地铀源日渐枯竭，而海水铀源尚待开发，因此，努力开发海洋铀源，实现海水燃烧，是发展核能事业和解决能源问题的一项意义深远的重要任务2①价格（成本降低，经济效益提高）②向实用化工程的设计思想转变③从基础研究和应用技术研究阶段逐步转向开发实用化研究阶段

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