科研進(jìn)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(jìn)展
鉀鹽作為重要的基礎(chǔ)化工原料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著關(guān)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(shì)，被廣泛用作KCl生產(chǎn)過(guò)程中的主要浮選劑。然而，ODA-H的殘留不僅會(huì)造成環(huán)境污染，還可能在KCl電解過(guò)程中生成具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的三氯化氮（NCl?），帶來(lái)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(fù)雜且成本較高。針對(duì)這一難題，中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所“鹽湖有機(jī)質(zhì)與硼鉀分離技術(shù)課題組”立足鹽湖鉀鹽提純的實(shí)際需求，突破傳統(tǒng)思路，成功開發(fā)出一種無(wú)需溶解KCl、低能耗、低成本且操作簡(jiǎn)便的原位去除KCl表面十八胺鹽酸鹽的新技術(shù)，為浮選劑殘留問(wèn)題提供了綠色高效的解決方案。
研究發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)離子種類顯著影響ODA-H的脫附效果，其中Li+的促進(jìn)作用最明顯。通過(guò)原位拉曼光譜驗(yàn)證，明確了脫附效果由Li+的主動(dòng)作用驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致，且該策略在酸性、中性體系中均能穩(wěn)定起效。DFT計(jì)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(shí)，Li+對(duì)ODA-H具有強(qiáng)吸附作用，可定向驅(qū)動(dòng)ODA-H脫離KCl固體表面，最終實(shí)現(xiàn)高鹽體系下的高效原位去除。
??圖1 陽(yáng)離子調(diào)控ODA-H原位解吸機(jī)理示意圖
另一項(xiàng)工作則通過(guò)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(dá)到87%。MD模擬計(jì)算表明，OH?導(dǎo)致親水基團(tuán)（-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(tuán)脫離KCl表面。該機(jī)制可通過(guò)以下三個(gè)遞進(jìn)階段系統(tǒng)闡明：（1）OH?誘導(dǎo)ODA-H脫附；（2）固–液界面張力降低；（3）擴(kuò)散過(guò)程加速，從而促進(jìn)OH?向吸附位點(diǎn)的高效傳輸。
?圖2 堿性驅(qū)動(dòng)的ODA-H原位解吸機(jī)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(guān)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(xué)賈然副教授等為共同通訊作者，研究得到中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)研究青年科學(xué)家項(xiàng)目（YSBR-039）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目（E310GC02）等項(xiàng)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
