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溶液化學(xué)與分離技術(shù)研究

我國(guó)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(qū)分布了1，000多個(gè)、總面積近5萬(wàn)km2的鹽湖，鹵水中蘊(yùn)藏著豐富的鈉、鉀、鎂、鋰、硼、溴、銣、銫、鍶、鈾等資源，可廣泛應(yīng)用于鉀肥、制藥、玻璃、陶瓷、電子、國(guó)防等領(lǐng)域，是我國(guó)西部主要的優(yōu)勢(shì)資源，也是我國(guó)戰(zhàn)略資源.青海柴達(dá)木盆地被譽(yù)為“鹽的世界”，無(wú)機(jī)鹽儲(chǔ)量達(dá)3，780億t，其中氯化鉀4.4億t，占我國(guó)已探明鉀礦總儲(chǔ)量的97%，鋰鹽儲(chǔ)量（以LiCl計(jì)）1，800萬(wàn)t，占到全國(guó)鋰資源總儲(chǔ)量的80%以上，硼礦（以B2O3計(jì)）1，157萬(wàn)t，資源潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)17萬(wàn)億以上.然而，目前我國(guó)已開發(fā)的鹵水資源均存在關(guān)鍵掣肘問(wèn)題：鹵水資源綜合利用程度低（多為鉀鹽單一產(chǎn)品），資源有效回收率低；鹵水鹽田分鹵點(diǎn)采用簡(jiǎn)化的海水五元體系相圖，各分鹵點(diǎn)存在明顯偏離現(xiàn)象；鉀、鋰、硼在各階段分散析出導(dǎo)致生產(chǎn)鉀鎂混鹽和相對(duì)富集至老鹵中的鋰、硼損失嚴(yán)重，鋰的富集成鹵率僅20%～30%，導(dǎo)致該鹵水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，老鹵排放后造成對(duì)資源和環(huán)境的污染.

天津科技大學(xué)鄧天龍教授團(tuán)隊(duì)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(xué)資源和稀散元素資源為主要研究對(duì)象，以鹵水化工、鹽湖化工、氯堿化工為優(yōu)勢(shì)和特色，應(yīng)用現(xiàn)代分離科學(xué)與技術(shù)，深入地開展鹵水體系相平衡與相圖、溶液化學(xué)、計(jì)算化學(xué)、熱力學(xué)與熱分析、元素形態(tài)分析的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)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(chǔ)能材料開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)研究，推動(dòng)我國(guó)鹽鹵資源綜合利用.多年來(lái)，鄧天龍教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（20836009）、國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金和面上項(xiàng)目（U1507109、U1507112、U1407113、21406104、21306136、21276194、21176189、21106103、40773045、20776110）等50多項(xiàng)科研項(xiàng)目資助下，結(jié)合溶液化學(xué)、相化學(xué)、熱化學(xué)和計(jì)算化學(xué)方法和理論，應(yīng)用等溫溶解度平衡法、模擬蒸發(fā)法、等壓法、量熱法等實(shí)驗(yàn)方法和技術(shù)，發(fā)展了電解質(zhì)溶液理論，建立海鹵水體系多溫溶解度預(yù)測(cè)模型，完善相應(yīng)的工藝過(guò)程解析預(yù)測(cè)計(jì)算，指導(dǎo)和優(yōu)化鹽田工藝和深池積溫技術(shù)設(shè)計(jì)，為我國(guó)優(yōu)勢(shì)鹵水資源的開發(fā)利用提供重要理論支撐和工藝指導(dǎo)，研究成果處于國(guó)際先進(jìn)水平.出版了《水鹽體系相圖及應(yīng)用》（北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013）、《柴達(dá)木盆地鹽湖鹵水體系介穩(wěn)相平衡與相圖》（北京：科學(xué)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(fā)表學(xué)術(shù)論文250余篇，其中被SCI收錄65篇，EI收錄85篇.

針對(duì)鹵水資源中鉀、鋰、鎂、銣、銫、溴、碘等資源，鄧天龍教授團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)了離子液體萃取、離子交換等分離提取新技術(shù)、新工藝，探索資源利用過(guò)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(fā)利用過(guò)程的節(jié)能降耗技術(shù)及提高資源利用率的途徑，推動(dòng)我國(guó)鹵水資源的綜合利用和高值化利用. 科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的離子膜燒堿生產(chǎn)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(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，受理國(guó)家專利19項(xiàng)，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利9項(xiàng)、實(shí)用新型2項(xiàng)，相關(guān)技術(shù)成果在天津、上海和四川推廣應(yīng)用.

海鹵水體系溶液化學(xué)與分離技術(shù)研究是國(guó)內(nèi)外研究的前沿領(lǐng)域，還有很多的理論和技術(shù)問(wèn)題需要研究者探索突破，以便為我國(guó)鹵水化工的技術(shù)創(chuàng)新提供重要支撐，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)鹽化行業(yè)的縱深發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈升級(jí)意義重大.

供稿：化工與材料學(xué)院 王士強(qiáng) 郭亞飛