中国科学院青海盐湖研究所（以下简称“青海盐湖所”）盐湖资源综合利用工程技术中心电化学分离技术课题组长期致力于铬盐清洁工艺的开发与应用研究。针对现有铬盐生产工艺中资源利用率偏低，含铬副产品排放量大的难题，研究团队利用碳素铬铁组成简单、电导率高、电化学活性高的优点，巧妙地通过电化学氧化法将碳素铬铁中的铬、铁元素分别氧化为铬酸钠和氢氧化铁，实现铬、铁元素的有效分离并获得六价铬盐溶液。该研究成果以青海盐湖所为第一署名单位发表在Journal of Hazardous Materials（A concise and mild green synthetic route of sodium chromate through ferrochrome electrochemical oxidation and in-situ purification. Journal of Hazardous Materials 2020, 387, 121699.）。这项研究成果为提高铬资源的利用率，从源头消除含铬副产品的污染提供了可能。并获得了2021年度全国颠覆性技术创新大赛区域赛优胜项目，为青海省唯一一项获此殊荣的科技成果。
与现有六价铬盐制备技术相比，以碳素铬铁为原料制备的六价铬盐溶液中仅含有少量Si、V杂质元素。为获取高纯铬盐产品，针对性脱除Si、V实属必要。原有硫酸中和除铝、硅，石灰乳钙化除钒技术会造成含铬铝泥及高致癌物质铬酸钙的产生，与清洁工艺的设计严重不符。在此情形下，研究团队针对以铬铁为原料制备的六价铬盐溶液中微量杂质的组成特点，创新性地提出了“以铬治铬”的绿色除杂方案，即在线合成三价铬基吸附剂，原位吸附六价铬溶液中Si、V等杂质。
研究结果表明，在pH为7，水热温度为160℃，恒温反应8 h，控制溶液中六价铬还原率为20%的条件下，Na2Cr2O7-Na2SiO3-NaVO3-H2O溶液体系中的Si和V去除率分别可达92.27%和94.81%，比相同条件下非原位吸附过程Si和V的吸附去除效率提高30%左右。失活的三价铬基吸附剂焙烧后转化为具有良好微观结构和颜料性能的纳米级三氧化二铬，实现了三价铬吸附剂的高值化利用。该研究成果即将应用于实际生产过程中（合作企业青海省博鸿化工科技股份有限公司），为进一步实现源头消除铬盐的绿色生产工艺提供了研究思路。
近期该研究成果发表在中科院一区TOP期刊Separation and Purification Technology（In-situ synthesis of CrOx(OH)3-2x for synchronous adsorption of Si and V from high concentration Cr (VI) solution and converted to excellent Cr2O3 pigment. Separation and Purification Technology 2023, 309, 122973）。论文第一署名单位为青海盐湖所，李欣倩博士为论文第一作者，李波副研究员、冯海涛研究员为共同通讯作者。该成果得到了青海省科技厅应用基础研究计划项目(2019-ZJ-940Q)及青海省重大科技项目（2016-GX-A10）等共同资助。
全文连接： https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121699
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122973
三价铬吸附剂原位吸附六价铬溶液中Si、V杂质及其转化过程示意图
2021年度全国颠覆性技术创新大赛优胜项目获奖证书