溶液化學與分離技術研究

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溶液化學與分離技術研究

我國擁有豐富的海鹵水資源（如海水、鹽湖鹵水、地下井鹵及油氣田鹵水），在西部4省區分布了1，000多個、總面積近5萬km2的鹽湖，鹵水中蘊藏著豐富的鈉、鉀、鎂、鋰、硼、溴、銣、銫、鍶、鈾等資源，可廣泛應用于鉀肥、制藥、玻璃、陶瓷、電子、國防等領域，是我國西部主要的優勢資源，也是我國戰略資源.青海柴達木盆地被譽為“鹽的世界”，無機鹽儲量達3，780億t，其中氯化鉀4.4億t，占我國已探明鉀礦總儲量的97%，鋰鹽儲量（以LiCl計）1，800萬t，占到全國鋰資源總儲量的80%以上，硼礦（以B2O3計）1，157萬t，資源潛在經濟價值達17萬億以上.然而，目前我國已開發的鹵水資源均存在關鍵掣肘問題：鹵水資源綜合利用程度低（多為鉀鹽單一產品），資源有效回收率低；鹵水鹽田分鹵點采用簡化的海水五元體系相圖，各分鹵點存在明顯偏離現象；鉀、鋰、硼在各階段分散析出導致生產鉀鎂混鹽和相對富集至老鹵中的鋰、硼損失嚴重，鋰的富集成鹵率僅20%～30%，導致該鹵水資源的嚴重浪費，老鹵排放后造成對資源和環境的污染.

天津科技大學鄧天龍教授團隊主要以海水、鹽湖鹵水、油氣田水和高鹽鹵水中鋰、鉀、硼、鎂、銣、銫、溴、碘化學資源和稀散元素資源為主要研究對象，以鹵水化工、鹽湖化工、氯堿化工為優勢和特色，應用現代分離科學與技術，深入地開展鹵水體系相平衡與相圖、溶液化學、計算化學、熱力學與熱分析、元素形態分析的基礎和應用基礎研究以及鹵水資源綜合利用、稀散元素分離提取、氯堿化工、儲能材料開發的關鍵技術研究，推動我國鹽鹵資源綜合利用.多年來，鄧天龍教授團隊在國家自然科學基金重點項目（20836009）、國家自然科學基金青年基金和面上項目（U1507109、U1507112、U1407113、21406104、21306136、21276194、21176189、21106103、40773045、20776110）等50多項科研項目資助下，結合溶液化學、相化學、熱化學和計算化學方法和理論，應用等溫溶解度平衡法、模擬蒸發法、等壓法、量熱法等實驗方法和技術，發展了電解質溶液理論，建立海鹵水體系多溫溶解度預測模型，完善相應的工藝過程解析預測計算，指導和優化鹽田工藝和深池積溫技術設計，為我國優勢鹵水資源的開發利用提供重要理論支撐和工藝指導，研究成果處于國際先進水平.出版了《水鹽體系相圖及應用》（北京：化學工業出版社，2013）、《柴達木盆地鹽湖鹵水體系介穩相平衡與相圖》（北京：科學出版社，2016）中文專著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，發表學術論文250余篇，其中被SCI收錄65篇，EI收錄85篇.

針對鹵水資源中鉀、鋰、鎂、銣、銫、溴、碘等資源，鄧天龍教授團隊研究開發了離子液體萃取、離子交換等分離提取新技術、新工藝，探索資源利用過程中高性能離子液體、離子交換材料的制備方法，研究鉀、鋰、鎂、銣、銫、溴、碘等資源開發利用過程的節能降耗技術及提高資源利用率的途徑，推動我國鹵水資源的綜合利用和高值化利用. 科研團隊研發了擁有自主知識產權的離子膜燒堿生產的高鹽鹵水除碘、高鎂鋰比鹽湖鹵水提鋰、新型墻板保溫材料和供熱采暖系統等關鍵技術，受理國家專利19項，授權國家發明專利9項、實用新型2項，相關技術成果在天津、上海和四川推廣應用.

海鹵水體系溶液化學與分離技術研究是國內外研究的前沿領域，還有很多的理論和技術問題需要研究者探索突破，以便為我國鹵水化工的技術創新提供重要支撐，對于推動我國鹽化行業的縱深發展和產業鏈升級意義重大.

供稿：化工與材料學院 王士強 郭亞飛