科研進展
青海鹽湖所鉻鹽清潔生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)取得新進展
中國科學(xué)院青海鹽湖研究所（以下簡稱“青海鹽湖所”）鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)中心電化學(xué)分離技術(shù)課題組長期致力于鉻鹽清潔工藝的開發(fā)與應(yīng)用研究。針對現(xiàn)有鉻鹽生產(chǎn)工藝中資源利用率偏低，含鉻副產(chǎn)品排放量大的難題，研究團隊利用碳素鉻鐵組成簡單、電導(dǎo)率高、電化學(xué)活性高的優(yōu)點，巧妙地通過電化學(xué)氧化法將碳素鉻鐵中的鉻、鐵元素分別氧化為鉻酸鈉和氫氧化鐵，實現(xiàn)鉻、鐵元素的有效分離并獲得六價鉻鹽溶液。該研究成果以青海鹽湖研究所為第一署名單位發(fā)表在Journal of Hazardous Materials（A concise and mild green synthetic route of sodium chromate through ferrochrome electrochemical oxidation and in-situ purification. Journal of Hazardous Materials 2020, 387, 121699.）。這項研究成果為提高鉻資源的利用率，從源頭消除含鉻副產(chǎn)品的污染提供了可能。并獲得了2021年度全國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽區(qū)域賽優(yōu)勝項目，為青海省唯一一項獲此殊榮的科技成果。
與現(xiàn)有六價鉻鹽制備技術(shù)相比，以碳素鉻鐵為原料制備的六價鉻鹽溶液中僅含有少量Si、V雜質(zhì)元素。為獲取高純鉻鹽產(chǎn)品，針對性脫除Si、V實屬必要。原有硫酸中和除鋁、硅，石灰乳鈣化除釩技術(shù)會造成含鉻鋁泥及高致癌物質(zhì)鉻酸鈣的產(chǎn)生，與清潔工藝的設(shè)計嚴(yán)重不符。在此情形下，研究團隊針對以鉻鐵為原料制備的六價鉻鹽溶液中微量雜質(zhì)的組成特點，創(chuàng)新性地提出了“以鉻治鉻”的綠色除雜方案，即在線合成三價鉻基吸附劑，原位吸附六價鉻溶液中Si、V等雜質(zhì)。
研究結(jié)果表明，在pH為7，水熱溫度為160℃，恒溫反應(yīng)8 h，控制溶液中六價鉻還原率為20%的條件下，Na2Cr2O7-Na2SiO3-NaVO3-H2O溶液體系中的Si和V去除率分別可達92.27%和94.81%，比相同條件下非原位吸附過程Si和V的吸附去除效率提高30%左右。失活的三價鉻基吸附劑焙燒后轉(zhuǎn)化為具有良好微觀結(jié)構(gòu)和顏料性能的納米級三氧化二鉻，實現(xiàn)了三價鉻吸附劑的高值化利用。該研究成果即將應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程中（合作企業(yè)青海省博鴻化工科技股份有限公司），為進一步實現(xiàn)源頭消除鉻鹽的綠色生產(chǎn)工藝提供了研究思路。
近期該研究成果發(fā)表在中科院一區(qū)TOP期刊Separation and Purification Technology（In-situ synthesis of CrOx(OH)3-2x for synchronous adsorption of Si and V from high concentration Cr (VI) solution and converted to excellent Cr2O3 pigment. Separation and Purification Technology 2023, 309, 122973）。論文第一署名單位為青海鹽湖所，李欣倩博士為論文第一作者，李波副研究員、馮海濤研究員為共同通訊作者。該成果得到了青海省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目(2019-ZJ-940Q)及青海省重大科技項目（2016-GX-A10）等共同資助。
全文連接： https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121699 https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122973
三價鉻吸附劑原位吸附六價鉻溶液中Si、V雜質(zhì)及其轉(zhuǎn)化過程示意圖
2021年度全國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽優(yōu)勝項目獲獎證書
