用海水提鎂時(shí),先把海水抽入特大的池中,倒入石灰乳,便生成氫氧化鎂的懸濁液。待沉淀沉降后取出沉淀,經(jīng)洗滌后得到純度很高的氫氧化鎂。它沒(méi)有多大用途,必須使它變成有用的氧化鎂和金屬鎂。
氫氧化鎂不穩(wěn)定,受熱后分解成氧化鎂和水。
Mg(OH)2----MgO+H2O
中文名稱 | 海水提鎂 | 倒入 | 石灰乳 |
---|---|---|---|
生成 | 生成氫氧化鎂的懸濁液 | 受熱后 | 分解成氧化鎂和水 |
海水提鎂提取方法
石灰乳 鹽酸
↓ ↓
海水→沉淀池→氫氧化鎂→六水合氯化鎂(MgCl2·6H2O)無(wú)水MgCl2Mg
從海水中提鎂,可按如下步驟進(jìn)行:(1)將貝殼煅燒后制成石灰乳 CaCO3=高溫=CaO+CO2↑ CaO+H2O==Ca(OH)2
(2)在引入的海水中加入石灰乳、沉降、過(guò)濾、洗滌得到Mg(OH)2MgCl2+ Ca(OH)2==Mg(OH)2↓+ CaCl2
(3)將沉淀物與鹽酸反應(yīng)、反應(yīng)后的溶液結(jié)晶、過(guò)濾、干燥得MgCl2·6H2O產(chǎn)物(4)將MgCl2·6H2O產(chǎn)物 在一定的條件下加熱失去結(jié)晶水 Mg(OH)2 + 2HCl==MgCl2 + 2H2O
(5)熔融MgCl2進(jìn)行電解的鎂和氯氣MgCl2(熔融)=通電=Mg+Cl2↑
要使+2價(jià)的鎂離子得到電子而還原成單質(zhì)鎂,是比較困難的。如果用類似煉鐵的方法冶煉鎂,需要很高的溫度。例如在2000℃下用焦炭還原氧化鎂,才能制得單質(zhì)鎂。這樣得到的鎂常含有較多的雜質(zhì)。
MgO+C----Mg+CO↑
因此,工業(yè)上常用電解法使鎂離子在陰極得到電子,還原成單質(zhì)鎂。用電解的方法冶煉鎂,先要獲得含有鎂離子的熔融液。在鎂的化合物中,典型的離子化合物有氧化鎂和氯化鎂。氧化鎂的熔點(diǎn)太高(2800℃),而氯化鎂的熔點(diǎn)要低得多(714℃)。所以人們選擇氯化鎂作為電解制取鎂的原料。
用鹽酸溶解氫氧化鎂(或氧化鎂),再使溶液濃縮,就得到氯化鎂。
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O
在熔融的氯化鎂中有能自由移動(dòng)的鎂離子。通入直流電后,氯離子向陽(yáng)極移動(dòng),在陽(yáng)極上失去電子,氧化成氯原子,兩個(gè)氯原子結(jié)合成1個(gè)氯分子;鎂離子向陰極移動(dòng),在陰極上得到電子,還原成單質(zhì)鎂。兩個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)是
陽(yáng)極:2Cl-―2e=Cl2↑
陰極:Mg2﹢+2e=Mg
總的電解反應(yīng)方程式可以表示如下:
MgCl2(熔融)---通電---Mg+Cl2↑
為了防止生成的鎂在高溫下被空氣中的氧氣氧化,電解時(shí)需要在特殊的真空環(huán)境下進(jìn)行。
海水鹽分中鎂的占有量?jī)H次于氯和鈉,位居第三。鎂具有重量輕、強(qiáng)度高等特點(diǎn)。鎂合金可用來(lái)制造飛機(jī)、艦艇;鎂鋰合金的重量最輕,又最耐熱,因而在軍事工業(yè)和民用企業(yè)上具有極其重要的意義。同時(shí)它被廣泛應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)制造業(yè),以及汽車、精密機(jī)器等各個(gè)領(lǐng)域。各國(guó)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展,不僅對(duì)鎂砂(氧化鎂)的數(shù)量要求日益增多,而且也對(duì)煉鋼所需的優(yōu)質(zhì)鎂砂要求其雜質(zhì)含量在2%~4%以下。這個(gè)要求用陸上天然菱鎂礦燒結(jié)后制的鎂砂是無(wú)法達(dá)到的。而且海水提取,早在20世紀(jì)60年代其純度就已達(dá)到96%~98%,目前純度又升至99.7%。如此超高純度的鎂砂,無(wú)疑最能滿足冶金工業(yè)的特殊需要。
目前,從鹵水中提取的產(chǎn)品主要是氯化鎂、硫酸鎂、氧化鎂和氫氧化鎂等。
請(qǐng)問(wèn)請(qǐng)問(wèn)海水倒灌,海水侵蝕的區(qū)別?
海水倒灌是指引在海濱或是淡水河于大海交接附近,因漲潮或是淡水流量變化引起的海水回流,使得水中含鹽量增加的現(xiàn)象 海水腐蝕是因?yàn)楹K械穆入x子引起鋼鐵加速腐蝕的現(xiàn)象
海水倒灌是指的是海水經(jīng)地表到達(dá)陸地;海水頂托指河流水位低,被海水的高水位所阻,形成的壅水現(xiàn)象。很明顯,海水倒灌使得海水到了陸地上,而海水頂托并沒(méi)有。
海水比重與鹽度換算表比重 鹽度(‰) 比重 鹽度(‰) 比重 鹽度(‰)1.0015 2 1.0141 18.44 1.0239 31.261.0016 2.03 1.0152 19.89 1...
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評(píng)分: 4.8
介紹了某公司1-4號(hào)機(jī)組煙氣海水脫硫工藝,通過(guò)分析影響海水脫硫效率的因素,對(duì)1-4號(hào)機(jī)組煙氣海水脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了提效改造,改造后SO2排放在35 mg/m3以下,煙塵排放在5 mg/m3以下,達(dá)到了超潔凈排放標(biāo)準(zhǔn),改造效果良好.
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采用浸泡試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)、經(jīng)典的重量法、電極電位法以及金相分析等實(shí)驗(yàn)手段, 對(duì)不同材料制成的紗網(wǎng), 諸如:AlMgRE合金紗網(wǎng)、AlMg 合金紗網(wǎng)、鐵絲紗網(wǎng)和塑料紗網(wǎng)的耐腐蝕性能了研究和比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 在自來(lái)水、天然海水、不同濃度的NaCl 溶液以及0-05 mol·L- 1 的Na2SO4 溶液及10 % H2SO4 溶液等的介質(zhì)中,AlMgRE合金紗網(wǎng)的耐腐蝕性能優(yōu)于國(guó)產(chǎn)的和從美國(guó)進(jìn)口的AlMg 合金紗網(wǎng), 并且大大優(yōu)于鐵絲和塑料紗網(wǎng)的耐腐蝕性能。AlMgRE合金在天然海水和0-05 mol·L- 1 的Na2SO4 介質(zhì)中的電極電位隨RE含量的增加而呈直線增加。加RE的鋁合金比未加RE的鋁合金鑄態(tài)晶粒細(xì), 化合物多呈球狀, 而未加RE的化合物多呈棒狀。這些微結(jié)構(gòu)的變化有利于合金的耐腐蝕性能的提高。AlMgRE合金紗網(wǎng)可直接用于海水、海洋大氣以及工業(yè)用水和工業(yè)大氣等環(huán)境, 在高溫、嚴(yán)寒、潮濕、多雨的環(huán)境中, 是易氧化腐蝕的鐵絲紗網(wǎng)和易老化的塑料紗網(wǎng)的新型代用材料。
這種電池以鎂為陽(yáng)極 ,炭材為陰極 ,海水作電解質(zhì) ,海水中溶解的氧氣為氧化劑 ,一般為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)該類鎂海水電池的電化學(xué)反應(yīng) 如右圖 :
與自腐蝕相共軛的是鎂陽(yáng)極表面的析氫過(guò)程 ,即自放電過(guò)程 ,是影響其有效使用的主要因素。電極理想的過(guò)程控制應(yīng)該是盡量控制自腐蝕過(guò)程 ,增加鎂 陽(yáng)極的有效放電效率。由于電解質(zhì)和氧氣直接取自海水,唯一消耗的是鎂 ,因而具有很高的比能量,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、造價(jià)低廉、安全可靠 、干存儲(chǔ)時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)。由于受海水中溶解氧氣濃度限制 (約 0.3moL/m ,對(duì)應(yīng) 電量 28A ·h/m ),輸出功率較小 ,適用于長(zhǎng)期在海下工作的小功率電子儀器,如水下通訊設(shè)備、海下導(dǎo)航儀 、航標(biāo)燈等。以鎂合金 AZ61為燃料制備了海水溶解氧電池 :陽(yáng)極鎂合金尺寸為 618.4cm×110.0cm,陰極為碳纖維 ,綁束在鐵絲上形成試管刷式結(jié)構(gòu) ,管刷直徑 9cm,l4個(gè)碳纖維刷式陰極被焊接到 4,80em 的鐵圈上 ,鐵圈被固定在 1個(gè) 1m×1m×1m 的鐵框架內(nèi),而鎂合金則固定在鐵框架中心 ;此電池的初始電壓為 1.2V(2w 負(fù)載),20h后增加并穩(wěn)定在 1.6V,總輸出功率 已達(dá) 55kW ·h。2008年 ,日本開(kāi)發(fā)了深海地震探測(cè)儀 :電池 的陽(yáng)極為 4,0.184m×2.200m的鎂合金棒 ,陰極為碳纖維和鐵集流體 ;使用4組SWB1200海水電池連續(xù)對(duì) 5577m深海地床供電,5年運(yùn)行結(jié)果表明,電池組的平均輸出功率為13W,能量密度能夠達(dá)到 318W ·h/kg,大大高于堿錳電池的 150W ·h/kg。法國(guó)和挪威合作研制的名叫“CLIPPER”的 自動(dòng)水下航行器 (AUV)所用的電源也是該類海水電池 ,預(yù)計(jì)可在 2m/s航 速下行駛1600海里??梢?jiàn) ,其具有巨大的應(yīng)用前景。以氧化處理的碳纖維刷作陰極材料 ,鎂合金作陽(yáng)極材料制作3臺(tái)樣機(jī)作連續(xù)實(shí)海放電測(cè)試 ,運(yùn)行2個(gè)月表明,與商品化的海水電池 SWB1200初步相比,該海水超級(jí)電容溶解氧電池具有更高的體積比功率密度 。
該類電池主要以 Mg/H2O2半燃料海水電池為主。與鋁電極相比,采用鎂電極可不添加 NaOH等堿性電解質(zhì) ,能較大幅度提高比能量 。但能承載的電流密度較 Al/H2O2 低 ,一般在 50mA/c㎡ 以下。
中性(堿性 )Mg/H2O2 半燃料電池一般可 表示為(一)MglNaCl(NaOH)lH2O2( ),其電極反應(yīng) :
美國(guó)海軍水下作戰(zhàn)中心 (NUWC)為無(wú)人水下航行器 (UUV)設(shè)計(jì)的 Mg/H2O2電池 陽(yáng)極為 AZ61鎂合金 ,陰極為碳載 Pd—Ir催化 ,陰極和 陽(yáng)極之間用甘油處理過(guò) 的 Nafion 115隔離 ,采用雙極性堆式結(jié)構(gòu) ,電極面積 1000cm ,通過(guò)延長(zhǎng)導(dǎo)流板流道來(lái)減小漏電電流 ,研制初期這種電池存在的問(wèn)題是生成的Mg(OH)2和MgCO3沉淀覆蓋電極表面,向電解液中加入 0.1moVL硫酸后 ,25mA/cm放電時(shí) ,電壓 由 1.1~1.2V(50℃)提升至 1.3~1.5V-6;優(yōu)化工藝參數(shù)后 ,電壓達(dá)到 1.7V ,25℃時(shí) H202的利用率達(dá)到 86%,電池本體比能量達(dá) 500—520W ·h/kg。
一: Mg/CuCI
Mg/CuCl系列海水電池負(fù)極 為鎂合金 ,正極為氯化亞銅 ,電池采用雙極性結(jié)構(gòu) 。電極反應(yīng)原理如下 :
為增加負(fù)極的負(fù)電位 ,使反應(yīng)產(chǎn)物易于脫落 ,美國(guó)在鎂合金中添加了 Pb和 Ti;而俄羅斯 由于缺 Pb及 Ti,將Mg3Hg加人其 中并獲得了成功。該 Mg/CuCl系列海水電池于20世紀(jì)80年代末期就用作魚(yú)雷動(dòng)力電池,其比能量可達(dá) 150W ·h/kg,價(jià)格為同容量銀鋅電池的 1/3。
二:Mg/AgCl
Mg/AgCl海水電池也是目前魚(yú)雷中應(yīng)用比較廣泛的一種一次 電池,其負(fù)極是鎂合金 ,正極是氯化銀 ,采用雙極性結(jié)構(gòu)。電極反應(yīng)原理如下 :
海水是鎂陽(yáng)極很好的活化溶液 ,其在海水中能長(zhǎng)期保持活性 ;同時(shí)由于鎂的極化較大 ,對(duì)電極反應(yīng)的熱效應(yīng)也較大 ,保證了該電池具有 良好 的低溫性能 ,無(wú)需輔助加熱裝置就可適應(yīng) 一6O℃低溫 ,以溶解度很低 的AgCl作正極。Ag/AgCl電極電位非常穩(wěn)定 ,能作為中性溶液中的參比電極 ,其放電后轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電性良好 的Ag,電池內(nèi)阻很小 ,適用于大電流密度下工作 。因此 ,該 電池系統(tǒng)放 電電壓平穩(wěn) ,比能量可高達(dá) 88W ·h/kg左右 ,耐高溫 、低溫性 能均 良好 ,可進(jìn)行大電流放 電。這種電池靠海水激活 ,平時(shí)處于干態(tài)保存 ,擱置時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)5年,但這一體 系需要消耗貴金屬 Ag,造價(jià)高 ,其總功率有待提高。
鎂海水燃料電池具有能量密度高、安全性好、可全海深工作的優(yōu)點(diǎn),在深海著陸器、深海原位實(shí)驗(yàn)站等海洋裝備領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景 。2100433B
在海水溶液中,鎂合金作為電池陽(yáng)極材料需要克服自腐蝕速率大、陽(yáng)極利用率低、陽(yáng)極極化 、電位滯后等問(wèn)題。鎂合金放電后 ,表面的氧化膜受到不可修復(fù)的破壞,隨著自腐蝕持續(xù)進(jìn)行 ,存儲(chǔ)性能下降。給鎂合金負(fù)極施加 陽(yáng)極極化電流或電位 ,隨陽(yáng)極極化電流或電位的增加 ,鎂合金陽(yáng)極材料的自腐蝕電流密度反而增加 ,此現(xiàn)象稱為“負(fù)差數(shù)效應(yīng)”。此效應(yīng)是鎂 、鋁等金屬陽(yáng)極溶解時(shí)存在的現(xiàn)象 ,是其放電電流效率降低的主要原因。