青藏高原盐湖卤水中溴的分布特征及来源初探

溴是完备工业体系的关键必备元素。盐湖卤水是溴的重要来源。青藏高原盐湖众多,富含钾、锂、硼等资源元素,开发潜力巨大。然而,目前针对青藏高原盐湖溴浓度、分布特征及其物源的研究仍然薄弱。本次研究采集了26个青藏高原盐湖表卤水样品并分析其溴浓度,进一步总结其他64个已报道盐湖数据,系统分析了青藏高原盐湖溴浓度分布特征,并进一步探讨了溴的可能物源。结果表明:青藏高原盐湖表卤水溴分布在0.5~246.8 mg/L之间,平均为41.1 mg/L,其中,碳酸盐型盐湖卤水平均溴浓度最高(47.0 mg/L),且集中分布在高原南部,而氯化物型盐湖平均溴浓度最低(30.1mg/L),盐湖溴浓度呈现自南向北降低的趋势;青藏高原盐湖中溴有多种来源,高原南部富溴盐湖溴的来源可能主要与热泉补给有关,而柴达木盆地盐湖高溴来源可能主要与深部地层水(如油田水、背斜构造裂隙孔隙水、砂砾孔隙卤水、气田水等)补给有关。

世界级盐湖产业基地标准体系架构研究

盐湖资源是青海的第一大资源,也是国家战略性资源。盐湖产业在保障粮食安全、能源安全等方面至关重要。然而,目前国内外盐湖产业界尚无统一的标准体系,不利于推进“加快建设世界级盐湖产业基地”的顶层设计。论文归纳梳理了全球盐湖产业相关的现行标准,系统分析了青海盐湖产业相关标准的现状和地位,初步构思了世界级盐湖产业基地标准体系基本框架,提出了加快推进世界级盐湖产业基地标准体系建设的若干措施建议。研究工作切实发挥好标准化对建设世界级盐湖产业基地具有支撑和引领作用,规范和引导盐湖产业创新发展,深入落实国家标准化有关政策要求都具有参考意义。

氯化锂溶液中钾离子的吸附分离研究

作为初级原料的氯化锂产品因钾、钠、钙等杂质含量过高,直接影响了氯化锂及由氯化锂制备的金属锂的应用和系列产品的开发。采用静态吸附法研究了由水热法合成的硅铝酸盐分子筛在氯化锂溶液中对钾离子的吸附分离性能,考察了接触时间、温度、不同钾离子初始浓度、溶液pH、离子强度等对分子筛吸附钾离子的影响,研究分析了分子筛对钾离子的吸附动力学和吸附热力学。结果表明:分子筛对钾离子有较高的选择吸附性且吸附速率快,在溶液初始钾离子浓度为0.005 mol/L、温度为25℃的条件下,30 min后分子筛对钾离子的吸附量为56 mg/g,接近吸附平衡容量;溶液中初始钾离子浓度、离子强度直接影响着分子筛对钾离子的平衡吸附量。通过动力学及热力学分析得知,分子筛对钾离子的吸附更符合Freundlich吸附等温模型且为放热反应,低温有利于吸附的进行;吸附反应过程符合准二级动力学模型,吸附反应速率由多个控制步骤共同决定。同时,分子筛对钾离子有较好的解吸效率,可循环吸附。

双极膜水解离性能改进研究进展

双极膜因其独特的水解离性能、易与其他电化学技术集成等优势,在碳捕获、节能减排和资源综合利用等领域具有重要的应用。现有双极膜存在水解离效率低、选择渗透性和稳定性差等问题,严重制约其广泛应用,因此近年来,大量研究工作致力于提升双极膜水解离性能。本文从离子交换层性能优化、中间层催化剂及几何结构调控三方面,梳理了国内外双极膜水解离性能改进及优化策略,重点评述了水解离催化剂、膜结构调控规律等方面的研究进展,并对该领域面临的主要挑战和未来发展方向进行展望,以期为高水解离性能双极膜的开发提供借鉴,从而促进其在能源转化和资源再利用等领域的应用。

1990年以来柴达木盆地小柴旦湖扩张及影响分析

柴达木盆地盐湖对维系区域生态平衡、保障农业安全和国民经济发展具有重要的作用。受青藏高原气候暖湿化影响,盆地湖泊格局发生了一系列变化。为分析盆地盐湖变化特征,本文以小柴旦湖为例,基于长时间序列卫星数据,利用随机森林法提取盐湖水域范围并解构、评估“点—线—面”形态变化,同时构建矿化度指数表征盐湖资源禀赋。结果表明:(1)1990—2022年小柴旦湖面积呈“缓减—缓增—快增”的阶段性变化特征,岸线长度呈阶段性变化(2016年后增长明显),湖泊质心总体向西北方向迁移,截止2022年湖泊质心累计迁移距离为2363.49 m。(2)1990—2022年矿化度指数波动下降,呈“淡化”态势。(3)气象数据显示研究区年平均气温升高、年降水量增多、年潜在蒸散量下降,处于暖湿化轻度转型期,降水增多、蒸发下降、增温引起的冰雪融水增加综合叠加效应引起区域水资源增加,进而导致湖泊扩张和“淡化”。(4)小柴旦湖扩张和“淡化”对社会经济和生态平衡影响明显,一方面,影响湖区周边基础设施,近70 km^(2)区域受淹没直接影响,包括德小高速公路、柳格高速公路部分路段;另一方面,作为资源型湖泊,小柴旦湖盐湖矿产资源开发利用潜力下降,“淡化”或将引起湖泊生态系统失衡。(5)未来应适当调整小柴旦湖开发利用方向,挖掘“雪山—荒漠—盐湖—湿地—公路”视觉多元化立体景观资源,平衡盐湖“资源”与“生态”属性。本研究从湖泊动态变化研究的视角,结合多种方法开展了有益的尝试,分析结果可为柴达木盆地盐湖资源和生态环境保护及基础设施建设提供决策支撑。

聚酰胺纳滤膜表面羧基密度调控及其抗污染性能

采用均苯三甲酰氯(TMC)、对苯二甲酰氯(IPC)与哌嗪进行界面聚合反应,制备了不同羧基密度的聚酰胺纳滤膜.研究了羧基密度对膜污染的影响,并对纳滤膜的镁-锂分离选择效果进行评估.结果表明,TMC纳滤膜的羧基密度是IPC纳滤膜的3倍,水通量分别为81.9 L/(m^(2)·h·MPa)和56.5 L/(m^(2)·h·MPa).TMC纳滤膜对硫酸镁、氯化钠的截留效果优于IPC纳滤膜,对卤水镁的截留率达82.66%,对锂的截留率为-27.82%,具有较好的镁-锂分离选择效果.膜污染结果显示,TMC纳滤膜的不可逆通量衰减指数是IPC纳滤膜的3倍,抗污染能力与膜面羧基密度成反比.结果证实了膜面羧基官能团在膜污染中的关键作用,为制备具备抗污染性和高镁-锂分离比的纳滤膜提供了新思路.

2,2-二甲基乙烯基硼酸电解液添加剂对锂离子电池的影响

为了提高石墨负极与电解液之间的界面稳定性,构建更加均匀稳定的SEI膜,在碳酸酯类电解液中添加了1%(质量分数)的2,2-二甲基乙烯基硼酸(DEBA)。采用恒流充放电、循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)进行电化学性能测试,同时采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对循环前后的石墨电极进行了表征。研究结果表明,添加DEBA能够提高锂离子电池的放电比容量和循环稳定性,同时能够降低界面阻抗,形成更加均匀稳定的SEI薄膜。0.2 C时添加DEBA的电池首次放电比容量为343.2 mAh/g,循环300次后,放电比容量为285.4 mAh/g,容量保持率为83.2%,表现出比不含添加剂的电池更好的循环性能。

中国含盐盆地卤水溴元素分布与物源

中国含盐盆地赋存丰富的盐湖卤水和深部卤水资源,卤水中富集溴(Br)元素,具有潜在的开发利用价值。Br作为盐湖卤水中重要的资源元素,目前对其分布规律和物质来源的系统对比研究鲜有报道。本文以柴达木盆地察尔汗盐湖四个区段晶间卤水为研究对象,分析整个湖区Br元素分布规律和物质来源,对比中国不同含盐盆地卤水Br资源变化和物源联系,并总结不同卤水开发利用价值。结果表明:①察尔汗盐湖Br含量呈东高西低特征且不同区段差异明显;②别勒滩和达布逊区段卤水低Br受河流补给并经蒸发富集,而察尔汗和霍布逊区段高Br受北部断裂带上涌富Ca泉水补给;③中国含盐盆地(柴达木盆地、库车盆地、江汉盆地、吉泰盆地)大部分深部卤水高Br值主要受水-岩反应、沉积物及有机质中Br的解吸获得;④盐湖晶间卤水虽远不及深部卤水Br含量高,但其优点在于便于开发、综合利用率高,尤其浓缩卤水及老卤中的Br含量可预见性的高于工业开采品位,是当下和今后值得关注的资源。

功能化多孔氮化碳材料对铀的吸附性能研究

从海水和废水中分离和富集铀对能源的可持续发展和保护环境具有重要意义。通过一步碱化和热缩聚三聚氰胺制备了一种富含氰基和羟基的多孔氮化碳吸附剂(d-g-CN),研究其对铀的吸附性能。吸附实验结果表明,在pH=6.0和298 K的条件下,d-g-CN对铀的吸附在3 h达到吸附平衡,饱和吸附容量为2476.23 mg∙g^(-1)。吸附过程符合拟二级动力学模型和Freundlich等温模型。此外,d-g-CN具有优异的选择性和循环性,在溶液中存在多种竞争离子时,d-g-CN对铀的吸附分配系数达到1.48×10^(4)ml∙g^(-1),并且6次循环后吸附效率仍保持在89.5%。由于d-g-CN较大的比表面积提供了更多的吸附位点,同时氰基和羟基等功能基团与铀存在配位作用,因此d-g-CN表现出优异的吸附性能,在低浓度铀的提取方面具有一定的应用潜力。