水是生命之源,壹般分為固液氣三種形態,可是妳知道嗎?在這三種形態外還有第四種水,那就是“ 超臨界水 ”,它隱藏於深海之中,直到2008年才被人們探尋到。第四種水究竟有何特點?有關這方面的研究又會帶來哪些益處?
2008年8月,德國科學家在探究大西洋底某高溫熱液噴口時,意外發現那裏的水溫達到了驚人的464 ,這是人們在自然界中發現的溫度最高的液體,而且那裏的水還脫離了固液氣三種形態,達到了超臨界狀態。
所謂的超臨界狀態,其實指的就是水在高壓、高溫環境下形成的壹種全新流體,這種狀態下的水不僅具備極強的氧化能力,而且還極其容易與油等物質混合,具備較強的融合能力 。也正因如此,這種水極具研究價值。
有關超臨界狀態下的水的研究,過去壹直停留在電腦模型層面,因為超臨界水具備的高溫高壓以及強氧化性等特點,為實驗研究制造了很大難度。傳統機械鉆頭在獲取熱液噴口樣本前,就會被氧化或熔化,直到那壹次發現了天然狀態下的超臨界水,科學家們才就地展開了長達數年的深入研究。
經研究,科學家們發現這種看似氣體的液體其實有著非常強悍的性質,主要體現在以下五大方面:
壹,強氧化性。 將需要處理的物質放入超臨界水中後,可溶解大量氧氣,其氧化性甚至強過我們熟悉的高錳酸鉀。
二,強催化性。 在超臨界水環境中,許多化學物質的反應會劇烈進行,部分物質的反應速率可以達到驚人的上百倍。
三,強溶解性。 像油這類難以溶解的物質,可以溶解在超臨界水中,而且體積還會大大縮小,節余空間。
四,易燃性。 許多物質在超臨界水的環境中會自燃,即使是在水下也可以冒出火焰。
五,腐蝕性。 其性質與王水相似,幾乎所有金屬在超臨界水環境中都會緩慢腐蝕,包括黃金這類難腐蝕金屬。
利用這五大特性,科學家們可以將其應用到我們的生活中去,在日本有關這方面的研究已經開展開來,甚至被列入了高新 科技 研究計劃之中,而實驗成果也非常顯著。比如說他們曾經 利用超臨界水去處理有害的二氨基甲苯,最後發現只需要30分鐘就可以回收其中超過80%的原材料,並再次將其投入到氨基甲酸乙酯樹脂的制造中去。不僅速度達到了酸催化劑的20倍,而且基本能夠做到無害化,可以說是又高效又環保,未來超臨界水甚至會被應用到發電中去。
在對超臨界水的應用上,德國同樣也走在了前列。他們曾經做過這樣壹次實驗, 在將超臨界水的溫度提升到500度的情況下,通入氧氣,利用其強氧化性對聚氯乙烯塑料進行反應,最終成功分解掉了99%的塑料,連帶著還有少量的氯化物產生。這直接解決了廢棄塑料在自然界中難以分解的問題,對環境保護有巨大意義。
除此之外,超臨界水在環保領域還有著更為廣泛的運用。 比如說利用超臨界水來處理過量活性汙泥以及各種廢水等等,憑借著對金屬的強腐蝕性,超臨界水可以拿來處理使用過的火箭燃料這類廢料。而根據其強氧化性,許多有機廢物也可以利用超臨界水分解成二氧化碳水以及氮氣之類無毒小分子化合物,當有機物含量超過2%時,利用SC wo技術甚至可以自熱來解決能量需求。 由此可見,超臨界水在未來具備極廣泛的應用前景。
當然,有關超臨界水的研究,雖然取得了許多成果,但目前也仍舊存在壹些問題。 比如說超臨界水的制備條件較為苛刻,必須在374.3 以及22.05Mpa的高溫高壓環境中才能制備;再比如說傳統的反應動力學對於超臨界流體來說已不再適用,想要利用好超臨界水,需要建立新的反應動力學模型等等。
有關超臨界水的研究,勢必會不斷深入下去,不管怎麽說,在自然界中發現這種超臨界水都有著巨大意義。 它不僅在性質上和固液氣三種形態的水有巨大差異,在介電常數以及擴散系數等數據方面也有很大不同,從這個角度來看,說超臨界水是“第4種水”沒有任何問題。
那麽除了固液劑以及4種狀態的水之外,自然界中的水是否還有其他狀態呢?對此我們不得而知,不過由此也能看出,不同狀態的水對於人類的生活都有著巨大的影響,而地球上的水究竟從何而來也是很多人都關心的壹個問題。
部分科學家認為,地球上的水是從外太空帶來的,彗星從宇宙降落到地球上,為我們帶來了大量的水源,這也就是典型的“外源說”。不過更多的科學家不贊同這壹觀點,認為地球上本來就有大量的水,只不過原先大多蘊藏在大氣、巖石和熔漿之中,直到後來地球表面溫度產生變化,這些水災最終匯聚成了河流海洋。