氧硫化碳工業(yè)廢氣可轉(zhuǎn)化為光學(xué)樹脂

利用一種新技術(shù)，氧硫化碳(COS)工業(yè)廢氣可以被用來合成制造鏡片、光纖的原料。浙江大學(xué)高分子系張興宏教授課題組2018年6月30日取得的這一成果， 不僅為我國(guó)煤炭、煉化和化工等行業(yè)處理含硫廢棄物提供了有價(jià)值的新途徑，還提出了廉價(jià)制備含硫高分子材料的新方法。相關(guān)論文已發(fā)表在著名期刊《自然通訊》上。

氧硫化碳是燃煤、煉油和化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種禁排廢氣，會(huì)嚴(yán)重腐蝕設(shè)備，當(dāng)散逸到高空時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，導(dǎo)致酸雨，還會(huì)被光氧化破壞臭氧層。一直以來，對(duì)氧硫化碳等工業(yè)廢氣進(jìn)行脫硫處理是當(dāng)前比較主流的做法之一，但這會(huì)帶來巨大的廢氣治理投人，同時(shí)脫除的含硫物質(zhì)如何進(jìn)一步有效處理也是一道難題。張興宏教授課題組首次提出將氧硫化碳回收利用為高分子材料的新技術(shù)， 為我國(guó)煤炭和煉化等行業(yè)處理含硫廢棄物提供了有價(jià)值的新途徑。

據(jù)課題組科研人員介紹，他們把氧硫化碳、環(huán)氧化合物和催化劑共同置于高壓釜中，兩者就能聚合成為一種無毒、無色透明的新物質(zhì)，這種新物質(zhì)就是可用來制造鏡片、光纖的原料-光學(xué)樹脂。這樣得到的含硫高分子材料，重量的一半來源于氧硫化碳，回收利用效率高。同時(shí)，聚合反應(yīng)所得到的材枓折光指數(shù)和阿貝數(shù)都較高，是理想的光學(xué)樹脂。

在這一合成過程中，催化劑起到了非常重要的作用，常溫下，氧硫化碳不能自聚。研究人員在早期已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氧硫化碳與環(huán)氧化合物共聚，但采用的是金屬催化劑，而人們希望最終得到的材料中不含有重金屬。張興宏團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了非金屬催化劑的研究，人體中的碳酸酐鋅酶帶給他們研發(fā)的靈感。碳酸酐鋅酶對(duì)于調(diào)節(jié)身體酸堿性、維系生命具有重要作用。在自然界中，碳酸酐鋅酶能抓到氧硫化碳，并把它轉(zhuǎn)化為硫化氫。

張興宏團(tuán)隊(duì)深入研究了碳酸酐鋅酶高效活化氧硫化碳的機(jī)制，借鑒其功能和結(jié)構(gòu)，最終找到了一種非金屬催化劑，將氧硫化碳成功轉(zhuǎn)化為有用的高分子材料。這種新催化體系簡(jiǎn)單、便宜、效果好，特別是催化劑不含金屬， 使得到的含硫高分子材料展現(xiàn)出本來的無色透明外觀。目前制備含硫高分子都用難以儲(chǔ)運(yùn)的劇毒光氣和硫醇等為原料，研究人員提出的新方法為探索非光氣路線帶來了突破。這項(xiàng)研究成果的產(chǎn)業(yè)化前景看好。