科研進展
青海鹽湖所在固體氯化鉀（KCl）表面原位去除十八胺鹽酸鹽方面取得新進展
鉀鹽作為重要的基礎化工原料，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著關鍵作用。十八胺鹽酸鹽（ODA-H）因其用量少、浮選效率高等優(yōu)勢，被廣泛用作KCl生產(chǎn)過程中的主要浮選劑。然而，ODA-H的殘留不僅會造成環(huán)境污染，還可能在KCl電解過程中生成具有爆炸風險的三氯化氮（NCl?），帶來安全隱患。傳統(tǒng)去除固體KCl中ODA-H的方法通常涉及溶解、雜質(zhì)脫除和再結(jié)晶等操作，工藝復雜且成本較高。針對這一難題，中國科學院青海鹽湖研究所“鹽湖有機質(zhì)與硼鉀分離技術課題組”立足鹽湖鉀鹽提純的實際需求，突破傳統(tǒng)思路，成功開發(fā)出一種無需溶解KCl、低能耗、低成本且操作簡便的原位去除KCl表面十八胺鹽酸鹽的新技術，為浮選劑殘留問題提供了綠色高效的解決方案。
研究發(fā)現(xiàn)，陽離子種類顯著影響ODA-H的脫附效果，其中Li+的促進作用最明顯。通過原位拉曼光譜驗證，明確了脫附效果由Li+的主動作用驅(qū)動導致，且該策略在酸性、中性體系中均能穩(wěn)定起效。DFT計算結(jié)果表明，Li+可嵌入KCl晶格結(jié)構(gòu)中，引發(fā)KCl表面的局部晶格形變，減弱了ODA-H與KCl表面的結(jié)合力；同時，Li+對ODA-H具有強吸附作用，可定向驅(qū)動ODA-H脫離KCl固體表面，最終實現(xiàn)高鹽體系下的高效原位去除。
??圖1 陽離子調(diào)控ODA-H原位解吸機理示意圖
另一項工作則通過以堿度調(diào)控方式提高ODA-H的原位脫附效率，其KCl表面ODA-H的脫附率達到87%。MD模擬計算表明，OH?導致親水基團（-NH3+）去質(zhì)子化，破壞了ODA-H與KCl表面之間的靜電相互作用，并在堿性條件下促使親水基團脫離KCl表面。該機制可通過以下三個遞進階段系統(tǒng)闡明：（1）OH?誘導ODA-H脫附；（2）固–液界面張力降低；（3）擴散過程加速，從而促進OH?向吸附位點的高效傳輸。
?圖2 堿性驅(qū)動的ODA-H原位解吸機理示意圖
研究不僅拓展了可溶性固體表面污染物原位脫附的新思路，也可以大幅度降低生產(chǎn)成本。成果相關研究分別以Cation-regulated in-situ desorption of octadecylamine hydrochloride from the surface of potassium chloride in high-salt solution和A pH-activated molecular switch: Multiscale control of ODA-H desorption via charge-driven wettability transition at solid-liquid interfaces為題，發(fā)表于《Surfaces and Interfaces》（IF=6.3，二區(qū)）和《Separation and Purification Technology》（IF=9，二區(qū)TOP）期刊。博士研究生王新如為第一作者，青海鹽湖所劉鑫研究員和吉林大學賈然副教授等為共同通訊作者，研究得到中國科學院基礎研究青年科學家項目（YSBR-039）、中國科學院青年創(chuàng)新促進會項目（E310GC02）等項目資助。
論文信息：
[1] X.R. Wang,J.G. Wu,S.M. Xia,K.L. Yang,R. Jia,X. Liu. Cation-regulated in-situ desorption of octadecylamine hydrochloride from the surface of potassium chloride in high-salt solution,Surfaces and Interfaces,2025,58,105885.
[2] X.R. Wang,Y.N. Zhou,J.Y. Peng,W.H. Li,X. Liu. A pH-activated molecular switch: Multiscale control of ODA-H desorption via charge-driven wettability transition at solid-liquid interfaces,Separation and Purification Technology,2025,136428.
審核：劉鑫
