使用电化学汞排放量可以减少

硫酸是世界上最常用的化学物质。它是一个重要的试剂用于许多行业,用于制造从纸张、制药和化妆品到电池,洗涤剂和化肥。因此全球挑战,硫酸通常包含一个最有毒物质——水星。瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员已经开发出一种方法,可以减少硫酸的汞含量超过90%——甚至从低水平。

“直到现在,还没有可行的方法净化完成硫酸。有了这样一个激进的水银含量减少,我们远低于当前界限值。这样的高质量纯硫酸是在高需求在工业应用和减少环境影响的重要一步,”说研究领袖Bjorn Wickman,查尔默斯在物理系副教授。

硫酸生产从石油工业硫磺或作为副产品在采矿业的冶炼厂。在后一种情况下,水银,这是自然存在于矿石,可以最终成品。也在冶炼回收流可以包含汞。

有毒排放影响地球上所有生命

汞扩散是一个全球问题,是挥发性物质的,可以通过空气在大面积分散。这种有毒重金属然后下雨时冲入河流和湖泊。它存储在土壤、水和生物,影响整个食物链。它能伤害人类和动物的大脑和中枢神经系统。

根据一项来自联合国环境规划署(UNEP的报告),向大气中排放汞估计从2010年到2015年增加了20%。2015年,约2200吨汞排放到空气中由于人类活动如水泥制造、小型金矿开采,煤炭燃烧、金属生产和其他制造业。此外,估计有1800吨汞在土壤和水。根据该报告,在大气中汞含量可能增加了450%在过去的世纪。

“任何方式我们可以减少汞排放是好的,因为任何汞排放在环境中积累并继续构成健康威胁几千年来,“Wickman说。

使用电化学抓住了金属

五年前,他的研究小组在查尔默斯提出了一个开创性的方法去除汞从水中使用电化学过程。方法是基于金属电极吸收有毒金属形成合金。汞可以安全地删除,电极重用。现在研究人员采取了这种技术更进一步,在一项新的研究,他们显示如何从浓硫酸汞。

实验用硫酸是合作完成的矿业和金属精炼公司Boliden和公司Atium,查尔默斯学校的创业目标是将移除汞从水和化学品市场。研究者们现在希望能与伴侣的前进和发展的一种反应器通过硫酸流和可以同时净化。

潜在的降低成本和环境影响

今天,汞主要是在早期阶段——从集中删除和回收流在冶炼厂硫酸生产。这是一个建立的过程,但叶子微量的汞转化为最终产品。

“硫酸净化以及防止额外的汞排放,同时允许行业更有效地运作和生产高纯度,无毒产品。下一步将扩大试点过程方法,更接近真实的成千上万吨,”查尔默斯的维拉·罗斯说,博士生和最近发表的第一作者文章在《ACS ES&T工程。

希望下限的值

根据Statista数据库硫酸的全球市场销量达到每年约2.6亿吨。到2029年,这个数字预计将升至3.14亿吨。硫酸汞含量越低,越有价值。硫酸为商业目的被认为是可接受的质量当其汞含量低于0.30毫克每千克。如果含量低于0.08毫克每千克,硫酸是高纯度。用新的方法,研究人员减少了汞水平0.02毫克每千克的硫酸试点研究。

“极限的值多少硫酸汞可能包含基于当今可用的技术。净化硫酸的新方法,我们希望周围的立法限制的值将会加强在全球视角,汞含量一般较高,“Wickman说。

参考:罗斯V, Jarlebark J, Ahrnens,等。从浓硫酸汞去除电化学铂合金的形成。ACS是英格。杂志2023;3 (6):823 - 830。doi:10.1021 / acsestengg.2c00417

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