近期，學院磷復肥及磷酸鹽研究室固廢資源與環(huán)境材料研究小組繼磷石膏資源化利用之后取得了又一個突破性進展，“鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵脫硫制備納米氧化鐵及其鐵系顏料”實現(xiàn)了副產(chǎn)物硫酸亞鐵的高附加值利用。磷復肥及磷酸鹽研究室在有關副產(chǎn)物硫酸亞鐵資源化利用方面獲得了兩項發(fā)明專利，分別為“一種鐵酸鹽的制備方法”（專利號: ZL201610833574.6）和“鐵酸鹽的制備方法”（ZL201610833728.1）。并在《Journal of Alloys and Compounds》《Dyes and Pigments》《Science of the Total Environment》等國際知名期刊上發(fā)表了多篇文章，“A new green synthesis of porous magnetite nanoparticles from waste ferrous sulfate by solid- phase reduction reaction”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山，王辛龍；Journal of Alloys and Compounds，IF=3.133）“A new green synthesis method of magnesium ferrite from ferrous sulfate water”（第一作者：彭旭；通訊作者：許德華；Journal of Alloys and Compounds，IF=3.133）“Characterization and synthesis of nanometer magnetite black pigment from titanium slag by microwave assisted reduction method”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山，王辛龍；Dyes and Pigments，IF=3.473）“Chromium (VI) adsorption from wastewater using porous magnetite nanoparticles prepared from titanium residue by a novel solid-phase reduction method”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山；Science of the Total Environment，IF=4.900）和“Facile synthesis of maghemite nanoparticles from waste green vitriol as adsorbent for adsorption of arsenite”（第一作者：任根寬；通訊作者：楊秀山，王辛龍；Journal of Molecular Liquids，IF=3.648）。
硫酸亞鐵是硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中排放出的固體副產(chǎn)物。僅在2017年國內副產(chǎn)硫酸亞鐵就超過811萬噸，且每年仍以10%的速率增長，嚴重制約硫酸法鈦白行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。目前僅有少部分硫酸亞鐵得到回收利用，其余以堆存方式處置，這不僅造成硫鐵資源的浪費，而且還引起嚴重的環(huán)境污染?；诖?，磷復肥及磷酸鹽研究室通過對副產(chǎn)物硫酸亞鐵資源化利用現(xiàn)狀分析，設計出以硫鐵礦為還原劑，分解鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的工藝路線，制備出納米四氧化三鐵、三氧化二鐵以及鐵酸鹽（見圖1），用于工業(yè)廢水中重金屬離子的脫除以及廢水中有機物的光催化降解。用硫鐵礦直接還原鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵合成納米磁鐵礦，不僅具有工路線藝簡單、操作方便、工藝參數(shù)易于控制、合成成本低等優(yōu)點，而且易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，成為最經(jīng)濟而有效的制備方法之一。制備納米氧化鐵過程產(chǎn)生的二氧化硫用于生產(chǎn)硫酸，再用于浸取鈦鐵礦，實現(xiàn)硫資源的循環(huán)。因此，用固相還原法制備納米氧化鐵基本上對環(huán)境不產(chǎn)生污染，符合清潔化生產(chǎn)要求，同時也使鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵得到有效利用。
圖1 固相還原法納米氧化鐵制備過程示意圖
另外，磷復肥及磷酸鹽研究室為了進一步拓寬副產(chǎn)物硫酸亞鐵的利用途徑，用還原劑還原分解鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵制備出納米級氧化鐵系顏料（鐵黑、鐵黃、鐵紅、鋅鐵黃）（見圖2）。用鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵為原料生產(chǎn)氧化鐵紅、氧化鐵黃和氧化鐵黑等，既能夠提高鈦白副產(chǎn)硫酸亞鐵經(jīng)濟效益，又具有一定的環(huán)保意義和經(jīng)濟價值，同時也為副產(chǎn)物硫酸亞鐵提供一條新的利用途徑。
圖2 納米氧化鐵系顏料的制備過程示意圖
磷復肥及磷酸鹽研究室以工業(yè)副產(chǎn)物硫酸亞鐵為原料，用一步固相還原法制備出高附加值的納米氧化鐵材料或納米級鐵系顏料，在制備過程產(chǎn)生的二氧化硫可用于生產(chǎn)硫酸，這不僅使副產(chǎn)物中硫鐵資源得到有效利用，而且也減輕了鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的壓力。磷復肥及磷酸鹽研究室將繼續(xù)致力于鈦白副產(chǎn)物硫酸亞鐵的資源化利用，進一步開發(fā)其工程應用技術。
原文鏈接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838818316840
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969717315073
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732218304501
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720817306782
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838817311398
磷復肥及磷酸鹽研究室 供稿
李天友 審核
高敏 編輯
beat365
2018年6月11日
