卤水 (水域)
| 水的盐度 |
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| 盐度 |
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淡水（<0.05%） 半咸水（0.05–3%） 盐水（3–5%） 卤水（>5%，最高26%–28%） |
| 水体 |
卤水（英语：Brine，也可写为brine water）是含有高浓度盐（通常是氯化钠或氯化钙）的水性溶液。卤水的盐浓度从约3.5%（典型的海水浓度，与用作卤渍食物的较低浓度类似）到约26%（典型的饱和溶解度，因温度不同而有差异）。其由地下盐水的蒸发而自然形成，但也会在开采氯化钠时产生。[1]卤水可用于食品加工和烹饪（腌（酸性腌制）和卤渍）、道路和其他建物的除冰，以及许多技术处理过程。卤水也是许多工业过程的副产品（例如海水淡化），因此需要对其进行工业污水处理，之后再作适当处置，或再进一步利用（如淡水回收）。[2]
在自然界
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在自然界中有多种方式可产生卤水。海水经蒸发后，剩馀的流体中有浓缩的盐分。当不同的溶解离子达到矿物（通常是石膏和石盐）的饱和状态时，就会形成一种称为蒸发岩，具有地质沉积物特征。这类盐沉积物溶解到水中，也会产生卤水。当海水结冰时，溶解的离子会停留在溶液中，而形成一种称为低温卤水的液体。根据定义，这些低温卤水在形成时的温度会低于海水的温度，累积一定的数量后会脱离冰层往下滴落，形成一种称为卤水冰柱的物体，滴落沿途会把周围的海水冻结。[3]
卤水泉在地表的露头称为“licks（咸水泉）”或“salines（盐水泉）”。[4]地球上不同地点的地下水中，其溶解固体含量差异很大，无论是在特定成分（例如岩盐、硬石膏、碳酸盐、石膏、氟化物盐、有机卤化物和硫酸盐），或是在浓度水平方面。使用总溶解固体 (TDS) 含量作标准，为几种地下水分类，卤水是含有超过100,000毫克/升TDS的水溶液。[5]卤水通常在开采油气完井作业期间出现，特别是那类使用水力压裂工艺作业的。
用途
[编辑]烹饪
[编辑]卤水是食品加工和烹调时的常用元素。卤渍的做法是为保存食物，或为食物调味。卤渍中有称为腌的酸性腌制做法，应用于蔬菜、起司和水果。肉类和鱼类通常在盐水中短暂浸泡，作为腌泡的手段，或是以粗盐涂抹，短时间后再把盐清除，以增强鱼或肉的嫩度和风味，或是延长保存时间。
氯气生产
[编辑]生产氯元素可透过电解卤水（NaCl（氯化钠）溶液）来达成。这种过程还会产生氢氧化钠 (NaOH) 和氢气 (H2)。反应方程式如下：
冷冻液
[编辑]在大型制冷设备中，卤水用作二次流体以传输热能。最常用到的卤水是以廉价的氯化钙和氯化钠为基底的水溶液。[6]采用卤水是因为水中的盐分（材料成本相对较低）可降低溶液的冻结温度，而可大幅提高传热效率。按重量计，在23.3%NaCl浓度时，卤水的最低凝固点为−21.1°C (−6.0°F)。 [6]这种温度称为共晶点。
由于盐基的卤水俱有腐蚀性，目前已被乙二醇等有机液体所取代。[7]
有些渔船会喷洒氯化钠卤水来冷冻渔获。[8]卤水最低温度通常可达−5°F (−21°C)。而鼓风冷冻的温度可低到-31°F (-35°C，或更低）。高价值的渔获通常必须在比卤水制冷低得多的温度下保存，而需使用鼓风冷冻。[9]
水质软化及净化
[编辑]卤水是硬水软化和水净化过程中运用离子交换技术的助剂。卤水本身不参与净水过程，而是循环使用，对装在柱体中离子交换树脂做再生工作。处理中的水先是流经树脂容器，直到水被净化到所需水平。之后再反洗树脂容器，先去除其中累积的固体、再用浓缩替换离子溶液（卤水）把树脂中遭去除的离子冲走，然后再把树脂中的浓缩溶液冲走，让树脂再生。[10]处理后，离子交换树脂原先饱含处理水中的钙和镁离子，通过浸泡在含有6–12%NaCl的卤水，卤水中的钠离子取代树脂上的钙离子和镁离子而完成再生。[11][12]另常见的例子是家用洗碗机，使用称为洗碗机精的氯化钠，可避免水垢在机器管线内聚积。
除冰
[编辑]在较低温度下，卤水溶液可用于除冰，或是把道路/机场跑道表面的结冰温度降低。[13]
淬火
[编辑]淬火是锻造金属（例如钢）时所用的一种热处理工艺。在硬化钢材的时候，通常会使用卤水溶液（包括油和其他物质）。使用卤水，会提高冷却过程和热传递的均匀性。[14]
污水处理
[编辑]卤水是许多工业过程的副产品（例如海水淡化、发电厂冷却塔、石油和天然气开采时发生的采出水、酸性矿井排水、逆渗透废弃物、氯碱法污水、造纸厂流出物以及食品和饮料加工产生的废弃物流处理）。这类卤水除含有稀释的盐，还含有预处理和清洁用化学品的残留物、残留物反应副产物和因腐蚀而来的重金属。
由于含污染物的卤水具有腐蚀性和沉积物，以及具有毒性的其他化学品，会造成严重的环境危害。[15]
由海水淡化厂和冷却塔生成，未受污染的卤水可回归海洋。但海水淡化产生的卤水会对海洋生物和栖息地造成损害。[16]为降低此种环境影响，可用例如污水处理厂或发电厂排放口的排水将之稀释。由于卤水比海水重，会沉入海底，并在那儿聚积，因此需要采取能确保适当扩散的措施，例如在下水道中安装水下扩散装置。[17]其他方法包括有在蒸发池中干燥、注入深井以及储存和再利用卤水作灌溉、除冰或道路防尘的用途。[15]
处理受污染卤水的技术包括：膜过滤工艺（如逆渗透和正渗透、离子交换工艺（例如电渗析）或蒸发工艺（例如采用蒸汽回收再压缩和蒸汽卤水浓缩器和结晶器）。膜式卤水浓缩的新方法，如采用渗透辅助逆渗透和相关工艺，属于零液体排放系统 (ZLD) 中的一种，已开始取得进展。 [18]
成分与纯化
[编辑]卤水由Na+（钠）和Cl-（氯）离子的浓缩溶液组成。其实氯化钠本身并不存在于水中：它完全以游离的形式存在。在各种卤水中发现的其他阳离子包括有K+（钾）、Mg
2+（镁）、Ca
2+（钙）和Sr
2+（锶）。后三者会产生问题，因为它们会形成水垢并与肥皂发生反应。除氯化物之外，卤水中有时还含有Br−（溴）和I−（碘），而且最有问题的是硫酸盐离子SO2−
4。纯化步骤通常包括在卤水中添加氧化钙以将固体氢氧化镁和石膏 (CaSO4)沉淀，再利用过滤方式去除。之后通过分级结晶达成进一步纯化。由此产生的纯化盐称为蒸发盐（evaporated salt）或真空盐（vacuum salt）。[1]
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Westphal, Gisbert; Kristen, Gerhard; Wegener, Wilhelm; Ambatiello, Peter; Geyer, Helmut; Epron, Bernard; Bonal, Christian; Steinhauser, Georg; Götzfried, Sodium Chloride, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a24_317.pub4
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