近期，学院磷复肥及磷酸盐研究室固废资源与环境材料研究小组继磷石膏资源化利用之后取得了又一个突破性进展，“钛白副产硫酸亚铁脱硫制备纳米氧化铁及其铁系颜料”实现了副产物硫酸亚铁的高附加值利用。磷复肥及磷酸盐研究室在有关副产物硫酸亚铁资源化利用方面获得了两项发明专利，分别为“一种铁酸盐的制备方法”（专利号: ZL201610833574.6）和“铁酸盐的制备方法”（ZL201610833728.1）。并在《Journal of Alloys and Compounds》《Dyes and Pigments》《Science of the Total Environment》等国际知名期刊上发表了多篇文章，“A new green synthesis of porous magnetite nanoparticles from waste ferrous sulfate by solid- phase reduction reaction”（第一作者：任根宽；通讯作者：杨秀山，王辛龙；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；通讯作者：许德华；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：任根宽；通讯作者：杨秀山，王辛龙；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：任根宽；通讯作者：杨秀山；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：任根宽；通讯作者：杨秀山，王辛龙；Journal of Molecular Liquids，IF=3.648）。

硫酸亚铁是硫酸法钛白粉生产中排放出的固体副产物。仅在2017年国内副产硫酸亚铁就超过811万吨，且每年仍以10%的速率增长，严重制约硫酸法钛白行业可持续发展。目前仅有少部分硫酸亚铁得到回收利用，其余以堆存方式处置，这不仅造成硫铁资源的浪费，而且还引起严重的环境污染。基于此，磷复肥及磷酸盐研究室通过对副产物硫酸亚铁资源化利用现状分析，设计出以硫铁矿为还原剂，分解钛白副产物硫酸亚铁的工艺路线，制备出纳米四氧化三铁、三氧化二铁以及铁酸盐（见图1），用于工业废水中重金属离子的脱除以及废水中有机物的光催化降解。用硫铁矿直接还原钛白副产物硫酸亚铁合成纳米磁铁矿，不仅具有工路线艺简单、操作方便、工艺参数易于控制、合成成本低等优点，而且易于实现工业化生产，成为最经济而有效的制备方法之一。制备纳米氧化铁过程产生的二氧化硫用于生产硫酸，再用于浸取钛铁矿，实现硫资源的循环。因此，用固相还原法制备纳米氧化铁基本上对环境不产生污染，符合清洁化生产要求，同时也使钛白副产硫酸亚铁得到有效利用。

图1 固相还原法纳米氧化铁制备过程示意图

另外，磷复肥及磷酸盐研究室为了进一步拓宽副产物硫酸亚铁的利用途径，用还原剂还原分解钛白副产物硫酸亚铁制备出纳米级氧化铁系颜料（铁黑、铁黄、铁红、锌铁黄）（见图2）。用钛白副产硫酸亚铁为原料生产氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑等，既能够提高钛白副产硫酸亚铁经济效益，又具有一定的环保意义和经济价值，同时也为副产物硫酸亚铁提供一条新的利用途径。

图2 纳米氧化铁系颜料的制备过程示意图

磷复肥及磷酸盐研究室以工业副产物硫酸亚铁为原料，用一步固相还原法制备出高附加值的纳米氧化铁材料或纳米级铁系颜料，在制备过程产生的二氧化硫可用于生产硫酸，这不仅使副产物中硫铁资源得到有效利用，而且也减轻了钛白粉生产企业的压力。磷复肥及磷酸盐研究室将继续致力于钛白副产物硫酸亚铁的资源化利用，进一步开发其工程应用技术。

原文链接：

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

磷复肥及磷酸盐研究室 供稿

李天友 审核

高敏 编辑

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2018年6月11日