变废为宝，工业废盐不再是“老大难”
——华东理工大学张新胜团队科研纪实
每一天，地球上的化工、印染、农药、采油、食品加工、水产养殖等领域以及居民生活中都会产生海量的含盐废水。特别来自化工、冶金、制药、化纤、电池等行业的废水含盐量非常高，含盐浓度甚至高达10%—20%。
如何处理这些高浓度含盐废水呢？华东理工大学张新胜教授告诉记者，目前基本采用的是蒸发浓缩析出固体盐的处理方法，“这些固体废盐通常按照固体废弃物处置，其中大部分被认定为危险废弃物，环保处置公司的处理费用一般在3000-8000元/吨。”
张新胜说，我国每年大约6000—8000万吨工业废盐，这些废盐主要是氯化钠、硫酸钠、氯化铵、硫酸铵等无机盐。“部分企业将废盐净化处理后制成工业盐，但由于盐的应用范围有限，很多回收的盐只能暂时堆放在仓库。因此工业废盐处置成为困扰业界的‘老大难’问题。”
针对这一“老大难”问题，张新胜教授带领团队从2012年开始研究含盐废水的处理和工业废盐的资源化利用。他们将低价值或无价值的回收固体工业废盐（氯化钠、硫酸钠、氯化铵、硫酸铵等）通过离子膜电解生产出应用广泛的硫酸、盐酸和烧碱、氨水等化工产品，实现了工业废盐的资源化利用。将废物变宝藏，他们的科研成果不仅解决了企业废盐的处置难题，还减少了企业废水处理费用，更让企业实现了经济效益和社会效益双丰收。
硫酸钠“变身”烧碱和硫酸
“工业废盐中的硫酸钠废盐主要来源于农药、医药、染料、焦化、冶金、新材料及化纤等行业。”张新胜举例说，在化纤行业，我国每年粘胶纤维总产量约400万吨，2025年为416.8万吨，每吨粘胶纤维大约产生0.5-0.8吨的工业废盐硫酸钠，相应每年产生硫酸钠约200-300万吨。“比如国内最大的粘胶纤维生产企业--赛得利集团，每年产生50-60万吨硫酸钠，另外两家大公司是三友化工和中泰化学，它们产能分别为78万吨和73万吨。”
“我们研发的硫酸钠制硫酸和烧碱工艺分为盐水精制和电解两步：盐水精制是将硫酸钠水溶液中的不溶物、多价金属离子和有机物等杂质去除；电解是把精制后硫酸钠盐水电解生成烧碱和硫酸，烧碱浓度25-32%，烧碱质量符合离子膜烧碱GB209-2018质量标准，硫酸浓度为25%-30%，制备的烧碱和硫酸完全满足粘胶纤维的生产需求，可实现资源化循环利用，同时产生纯氢和纯氧。”张新胜解释道。
氯化钠“产出”盐酸和烧碱
经过大量调研，张新胜团队发现，工业废盐中的氯化钠废盐主要在农药、医药、精细化工、煤化工、香料等行业产生，其中农药行业占比高达30%，“比如农药行业中的草甘膦除草剂，每吨草甘膦产生大约一吨氯化钠，全国草甘膦产能约70万吨，每年有70万吨氯化钠产生。”
“我们开发的氯化钠新电解技术与现有的氯碱技术是不同的，它是针对工业废盐氯化钠专门设计的，因为回收氯化钠不适合用于氯碱工业，即使掺入1%的回收氯化钠也会造成离子膜的电压提高、寿命缩短。而且还可能在电解过程中生产爆炸性极强的三氯化氮。”张新胜说，他们开发的新技术电解过程不产生氯气，避免了三氯化氮的产生。电解可生产7-15%盐酸和25-32%烧碱，烧碱质量可满足国标GB209-2018质量标准，7-15%盐酸可进一步制备20%盐酸和浓盐酸，同时产生纯的氢气和氧气。
混盐电解工艺更具“个性化”
“实际上，在工业废盐资源化利用领域还有一大难题，那就是混盐。”张新胜向记者介绍说，混盐主要来源于化工、石油、纺织、印染、医药、农药等行业生产过程中产生的高盐废水结晶产物或化工合成的中间副产物，“针对氯化钠/硫酸钠等混合工业废盐没有应用价值的难题，我们研发了两种工艺。”
张新胜进一步解释说，第一种电解工艺是将精制后的混合盐水进行一次电解得到烧碱和氯气、氢气，氯化钠消耗完后的硫酸钠盐水进入二次电解槽得到硫酸、烧碱、氧气和氢气。
第二种电解工艺是将精制后的混合盐水直接进行电解得到烧碱、盐酸和硫酸的混合酸，以及氧气和氢气，盐酸和硫酸混酸再采用常规方法得到工业品质的盐酸和硫酸。
“这一技术的特点是可根据用户‘个性化’需求，在两种工艺中选用一种进行电解。电解后制得25-32%烧碱，硫酸浓度为25%-30%，盐酸为7-15%。”张新胜说，他们研发这项技术不仅适用于氯化钠/硫酸钠的混盐，还适用于氯化钠/氯化铵，硫酸钠/硫酸铵，以及氯化钠/硫酸钠/氯化铵/硫酸铵等多种的混盐。
领军人物简介：
张新胜教授从事有机电合成及电化学技术应用研究已有30余年。他的研究方向聚焦在电极过程及电解过程开发、有机化学品电合成新工艺、含盐废水及工业废盐电解高值转化、超净电子化学品电化学制备、二氧化碳电还原、燃料电池、锂电池、电解水制氢等电化学过程研究、电化学过程中试和工程放大研究，新型结构电解槽设计及电解生产技术等。
张新胜是国际电化学会会员、中国有机电化学与工业理事会副理事长、中国化学会电化学专业委员会委员、中国电化学会工业与有机电化学分会委员，还是《电化学》、《山东化工》、《催化科学与技术》等期刊编委。他曾入选南京领军型科技创新创业人才、嘉兴“创新嘉兴·精英引领计划”领军人才、江苏省高层次创新创业人才（“双创计划”）、还是中组部第八批“援疆”干部。
张新胜领导的电化学反应工程研究室始建于1988年，一直面向化工、能源和环境需求，并将电化学技术广泛应用于化工产品合成、超净微电子化学品制备、环境治理、新能源等领域。承担科技部重点研发计划、国家自然科学基金、国有企业和民营企业等委托开发项目。
