我国浓海水资源利用现状

李倩

【摘 要】本文介绍了我国淡化后浓海水的资源现状，重点阐述了浓海水提取钾、溴、镁等常量元素和锂、铀、铷、铯等微量元素的方法以及浓海水综合利用技术进展。

【关键词】浓海水；资源化利用；零排放

1 我国海水淡化浓海水资源现状

近年来，海水淡化技术迅速发展，可有效解决水资源危机。目前我国已引进多种海水淡化技术，主要包括以多级闪蒸（MSF）和低温多效（MED）为主的热法淡化工艺和以反渗透（RO）为主的膜法淡化工艺[1]，其中反渗透技术和低温多效技术占全国海水淡化工程技术的99%以上（图1）。

海水淡化技术普遍存在淡水回收率较低的问题，热法海水淡化和膜法海水淡化的回收率分别为15%～50%和30%～40%，其余大部分浓海水被直接排回大海[2]。浓海水中含有大量钠、钾、溴、镁和锂等宝贵的化学资源，从浓海水中提取化学资源，既可避免对环境的污染，又能创造一定的经济效益。

2 浓海水中提取常量元素

浓海水提钾技术主要包括化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法、离子交换法等。袁俊生等[3]研制出“改性沸石钾离子筛”核心技术并投入产业化，改性沸石对海水钾的富集率达200倍，钾肥质量达进口优质钾肥标准。张家凯等[4]开展了以天然沸石为富集剂的离子交换法海水提钾技术研究，在提取氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸二氢钾等高附加值产品时取得一定进展。

水蒸汽蒸馏法和空气吹出法是目前海水提溴的主要方法，已经实现工业化生产，但仍存在生产成本过高和运行难以控制等缺点，因此研究学者将目光投入开发高效节能的提溴方法。近年来国内外相继提出“聚乙烯管式膜法”、“沸石吸附法”、“表面活性剂泡沫解吸法”、“离子交换吸附法”、“液膜法”、“气态膜法”等新型提溴方法[5-6]。吴丹等[7]设计了鼓气膜吸收法海水提溴过程，溴的提取率达90%以上。汪华明等[8]采用乳状液膜法开展了浓海水提溴实验研究，溴的提取率可达99.4%，显示出较好的发展前景。

浓海水中镁含量丰富，主要以氯化镁和硫酸镁为主。传统工艺获得镁盐以氯化镁为主，兼产一部分硫酸镁，这类产品附加值低，经济效益差。氢氧化镁化工方面作用突出，又是生产氧化镁、金属镁以及其他镁盐等精细化工品的基本原料，开发利用前景广阔。马敬环等[9]利用RO副产浓海水去除Ca2+后，采用氢氧化钠沉淀法和陶瓷膜洗涤分离相结合的方式制备高纯纳米级氢氧化镁，得到产品质量指标远优于氢氧化镁的化工行业标准。针对浓海水提镁过程中Ca2+的干扰，衣丽霞等[10]采用碳酸钠法对浓海水制备高纯氢氧化镁的钙杂质进行预处理，可达到80%以上的去除率。

3 浓海水中提取微量元素

锂及其化合物是重要的能源和核工业原材料，可用于生产锂离子电池和用于核聚变发电。目前，世界上商品锂主要产地是南美洲的巴西和智利，一些贫锂国家，例如日本和韩国，相继开展了从海水中提取锂的研究工作。目前，从浓海水中提取锂主要分为溶剂萃取法和吸附法，包括应用无定型氢氧化物吸附剂、层状吸附剂、复合锑酸型吸附剂、离子筛型氧化物吸附剂等[11]。我国对从浓海水中提取锂元素的研究主要集中在锂离子筛前驱体的制备及其性能研究，例如，Li4Mn5O12等[12]。

随着我国核能产业的发展，对铀资源的需求量不断增大。陆矿铀资源储量已不能满足产业迅速发展的需求，因此，海水提铀极具发展潜力。英国是最早开展海水提铀的国家，美国、日本等国家在此方面的研究水平最高。我国也在20世纪70年代开展海水提铀相关研究工作，相继研发出数种吸附剂。王君等在模拟海水的实验条件下，研发的吸附剂对铀酰离子的吸附容量高达3mg/g，其研究成果使从海水中提取铀向经济化时代迈出重要一步，并引发国际关注。

铷、铯在现代高科技产业中却扮演着重要的角色。铷和铯的原子很容易失去价电子，即使是可见光的微弱能量都可将其原子电离，因此它们是制造真空管和光电管的重要要材料，铯可以作为燃料，用于热离子发电和磁流体发电。目前，铷、铯的获得主要提取自陆矿的锂云母和铯榴石，对于铷、铯含量低的液体矿，如海水和盐湖卤水也是目前国际上研究的热点，一般采取吸附法和萃取法。

4 浓海水资源综合利用工艺耦合

基于以上浓海水化学资源单项提取技术，国内外学者不断优化浓海水利用中各元素的提取顺序及品种，研究各元素提取工艺接口条件，优化并集成浓海水提镁、溴、钾等技术，开展浓海水综合利用新工艺。张家凯等[4]在传统的海水综合利用基础上，提出浓海水综合利用新工艺流程，并建立了30m3/d浓海水综合利用全流程新工艺实验装置。装置不仅有手动操作系统，还设置了计算机监控系统（DCS），实现计算机对整个工艺过程中每个温度、压力、流量、密度等控制和测量点进行随时监控和数据的记录。浓海水的资源化利用，不仅可以获得良好的经济收益，更能保护海洋环境，其前景十分广阔。

【参考文献】

[1]Zheng X， Chen D， Wang Q， et al. Seawater desalination in China： Retrospect and prospect[J]. Chemical Engineering Journal， 2014， 242： 404-413.

[2]马学虎，兰忠，王四芳，等.海水淡化浓盐水排放对环境的影响与零排放技术研究进展[J].化工进展，2011，30（1）：233-242.

[3]袁俊生，纪志永，陈建新，等.海水淡化副产浓海水的资源化利用[J].河北工业大学学报，2013（1）：29-35.

[4]张家凯，蔡荣华，刘骆峰，等.浓海水综合利用新工艺研究[J].盐业与化工，2012，9：009.

[5]袁俊生，吴举，邓会宁，等.中国海盐苦卤综合利用技术的开发进展[J].盐业与化工，2006，35（4）：33-37.

[6]袁俊生，纪志永，陈建新.海水化学资源利用技术的进展[J].化学工业与工程，2010，27（2）：110-116.

[7]吴丹，武春瑞，赵恒，等.鼓气膜吸收法海水提溴研究[J].水处理技术，2010（2）：76-79.

[8]汪华明，徐文斌，沈江南.乳状液膜法提取浓海水中溴的研究[J].浙江化工，2010，41（9）：20-23

[9]马敬环，周军，孙宝红，等.从淡化后的海水制取纳米级氢氧化镁的工艺[J].化学工业与工程，2007，24（5）：428-432.

[10]衣丽霞，董景岗.浓盐水制备高纯氢氧化镁过程中钙杂质的去除研究[J].徐州师范大学学报：自然科学版，2009，27（4）：62-65.

[11]袁俊生，纪志永.海水提锂研究进展[J].海湖盐与化工，2012，32（5）：29-33.

[12]许惠，宋英华，陈昌国.锂离子筛前驱体Li4Mn5O12的制备及性能研究[J].无机材料学报，2013，28（7）：720-727.

[责任编辑：杨玉洁]