溶液化学与分离技术研究



溶液化学与分离技术研究

我国拥有丰富的海卤水资源（如海水、盐湖卤水、地下井卤及油气田卤水），在西部4省区分布了1，000多个、总面积近5万km2的盐湖，卤水中蕴藏着丰富的钠、钾、镁、锂、硼、溴、铷、铯、锶、铀等资源，可广泛应用于钾肥、制药、玻璃、陶瓷、电子、国防等领域，是我国西部主要的优势资源，也是我国战略资源.青海柴达木盆地被誉为“盐的世界”，无机盐储量达3，780亿t，其中氯化钾4.4亿t，占我国已探明钾矿总储量的97%，锂盐储量（以LiCl计）1，800万t，占到全国锂资源总储量的80%以上，硼矿（以B2O3计）1，157万t，资源潜在经济价值达17万亿以上.然而，目前我国已开发的卤水资源均存在关键掣肘问题：卤水资源综合利用程度低（多为钾盐单一产品），资源有效回收率低；卤水盐田分卤点采用简化的海水五元体系相图，各分卤点存在明显偏离现象；钾、锂、硼在各阶段分散析出导致生产钾镁混盐和相对富集至老卤中的锂、硼损失严重，锂的富集成卤率仅20%～30%，导致该卤水资源的严重浪费，老卤排放后造成对资源和环境的污染.

天津科技大学邓天龙教授团队主要以海水、盐湖卤水、油气田水和高盐卤水中锂、钾、硼、镁、铷、铯、溴、碘化学资源和稀散元素资源为主要研究对象，以卤水化工、盐湖化工、氯碱化工为优势和特色，应用现代分离科学与技术，深入地开展卤水体系相平衡与相图、溶液化学、计算化学、热力学与热分析、元素形态分析的基础和应用基础研究以及卤水资源综合利用、稀散元素分离提取、氯碱化工、储能材料开发的关键技术研究，推动我国盐卤资源综合利用.多年来，邓天龙教授团队在国家自然科学基金重点项目（20836009）、国家自然科学基金青年基金和面上项目（U1507109、U1507112、U1407113、21406104、21306136、21276194、21176189、21106103、40773045、20776110）等50多项科研项目资助下，结合溶液化学、相化学、热化学和计算化学方法和理论，应用等温溶解度平衡法、模拟蒸发法、等压法、量热法等实验方法和技术，发展了电解质溶液理论，建立海卤水体系多温溶解度预测模型，完善相应的工艺过程解析预测计算，指导和优化盐田工艺和深池积温技术设计，为我国优势卤水资源的开发利用提供重要理论支撑和工艺指导，研究成果处于国际先进水平.出版了《水盐体系相图及应用》（北京：化学工业出版社，2013）、《柴达木盆地盐湖卤水体系介稳相平衡与相图》（北京：科学出版社，2016）中文专著2部，《Advance in Crystallization Processes》（Croatia：InTech Publisher，2012）、《Materials and Processes for Energy》（Spain：Formatex Research Center，2013）英文合著2部，发表学术论文250余篇，其中被SCI收录65篇，EI收录85篇.

针对卤水资源中钾、锂、镁、铷、铯、溴、碘等资源，邓天龙教授团队研究开发了离子液体萃取、离子交换等分离提取新技术、新工艺，探索资源利用过程中高性能离子液体、离子交换材料的制备方法，研究钾、锂、镁、铷、铯、溴、碘等资源开发利用过程的节能降耗技术及提高资源利用率的途径，推动我国卤水资源的综合利用和高值化利用. 科研团队研发了拥有自主知识产权的离子膜烧碱生产的高盐卤水除碘、高镁锂比盐湖卤水提锂、新型墙板保温材料和供热采暖系统等关键技术，受理国家专利19项，授权国家发明专利9项、实用新型2项，相关技术成果在天津、上海和四川推广应用.

海卤水体系溶液化学与分离技术研究是国内外研究的前沿领域，还有很多的理论和技术问题需要研究者探索突破，以便为我国卤水化工的技术创新提供重要支撑，对于推动我国盐化行业的纵深发展和产业链升级意义重大.

供稿：化工与材料学院 王士强 郭亚飞