稀土在生产生活中的环保应用

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1、http://www.paper.edu.cn1稀土在生产生活中的环保应用*孔令冬李华（山西大学环境与资源学院，030006，山西，太原）E-mail：lihua@sxu.edu.cn摘要：稀土元素具有特殊的电子结构和独特的物理—化学特性，已获得广泛的应用。面临日趋严峻的环境问题，稀土在环境保护中所起的作用越来越明显。近年来的研究显示，稀土特异的催化性能不仅在工业、农业等方面具有独特而显著的功效，而且在大气、水、固废等污染治理中发挥着不可替代的作用。本文对稀土产品在生产、生活中的应用现状及存在问题进行了阐

2、述，并对稀土在环境保护中的未来发展状况进行了分析。关键词：稀土应用；环境保护；工业生产；废物处理1.前言随着现代工业的发展，环境污染已成为困扰世界各国、尤其是发展中国家经济可持续发展难以逾越的障碍。光化学烟雾、酸沉降，紫外辐射、重金属、有机污染物等一系列的环境问题已引起人们广泛的关注。我国稀土储量大、类型多、品种全、开发成本低，据1993年美国矿物局出版的资料表[1]明：中国稀土储量占世界储量的43%，矿产储量遥居世界第一。我国已探明稀土储量达[2]4300万吨，占全球41.4%，每年稀土矿产品产量和供应

3、量为世界总量的70%以上，已成为世界最大的稀土出口国。稀土元素由于其内层4f电子被外层的5s及5p电子所屏蔽，所以4f电子定域化和末成对电子多，原子磁矩高，电子能级极其丰富，从而使得稀土元素有其特有的性质，如独特的催化性质，优良的磁性等。利用稀土元素的性质，将其制成各种工程材料，可以广泛的应用于各个领域，比如石油裂化，汽车尾气净化，工业及人居环境净化，电厂、炼油厂的催化燃烧，燃料电池中的固体氧化物电极、电解质，工业污水处理等能源环境领域。在这些领域中稀土元素是不可替代的，起着至关重要的作用。2.稀土在工业

4、中的环保应用2.1稀土在工业生产中的环保应用[3]2.1.1稀土在玻璃生产中的应用1本课题得到山西大学引进人才启动基金资助-1-http://www.paper.edu.cn在玻璃的熔制过程中，需要添加澄清剂白砒（As2O3）和三氧化二锑用以排除玻璃液中残留的微小气泡。其作用是在玻璃熔化澄清阶段分解放出氧气，将玻璃液中的小气泡扩大，逸出液面。玻璃配合料中澄清剂白砒(一般为0.3%～0.5%)在熔制过程中几乎有50%从玻璃中挥发，扩散到熔化车间和大气中，造成严重污染。与传统的澄清剂相比，Ce2O3有其特殊的

5、功效。氧化铈为变价氧化物，在玻璃熔化过程中发生反应，生成二氧化铈，具体反应如下：1200℃2Ce2O3+O2⎯⎯→⎯4CeO21400℃2CeO2⎯⎯→⎯Ce2O3+[O]↑2+二氧化铈高温分解放出氧，具有澄清作用。同时反应中放出新生态的氧还可将低价的铁(Fe)氧化成三氧化二铁，减少玻璃的着色，所以氧化铈又是玻璃的化学脱色剂。目前砷、锑作为玻璃澄清剂已基本停止使用，因此，以氧化铈代替白砒(或三氧化二锑)作玻璃澄清剂势在必行。它不仅消除了玻璃工业对大气的污染，同时，在工艺上还解决了难熔玻璃澄清问题，改进了仪

6、器玻璃灯工加工发黑的质量问题。2.1.2稀土在无机颜料中的应用塑料制品和涂料生产消耗大量颜料，其中主要是含酸溶性铅、镉、六价铬和汞等有毒重金属离子，对人类健康和环境有很大的危害，但无机颜料所具有的高耐热性、耐候性，优良的耐腐蚀性是有机颜料所不可替代的。因此，研制开发新型的无毒无机颜料已成为倍受重视的热点课题。1993年法国的罗地亚公司（原名罗纳普朗克公司）首先取得突破，研制出了以γ-Ce2S3为基本组分的新型橙色和红色颜料。这种稀土颜料具有良好的遮盖力、耐热性、耐光性、耐候性、弥散性、以及良好的惰性，在性

7、能上可完全代替含锡、铅等金属颜料。虽然其价格较高，没有广泛使用，相信随着公众环保意识的提高、国家法规日益严格，不久的将来应用领域会[4]逐渐扩大。[5]2.1.3稀土在纺织中的应用稀土应用于染色可以有效地起到增深、匀染作用，节约染料和助剂，提高产品质量，减少污染，改善环境，降低印染污水色度、BOD。采用稀土助染，可以使上染率提高，助剂用量减少，水的用量也减少，降低和减少了污水排放量和处理费用。兰溪市皮革厂用稀土初鞣、复鞣、染色的黄牛皮软面革三种残液，经浙江农业大学环保系对铬含量、COD、色度进行测定。结果

8、发现：稀土新工艺中铬的利用率高达90%以上，而纯铬鞣工艺为60%左右，铬离子被吸收的绝对值，两种工艺几乎相等，但稀土新工艺的收缩温度高于纯铬鞣工艺。这一方面说明三价稀土离子具有一定的鞣性；另一方面又证明稀土和铬形成的配合离子，与胶原双点配位后提高了铬的吸收率，减少了红矾用量，降低了残-2-http://www.paper.edu.cn液中的铬，提高了环保效益。[6,7]2.1.4稀土在油漆中的应用传统油漆催干剂是钴、锰、铅、锌