四氯化硅水解的原因,四氯化硅为什么比四氯化碳易水解

首页 > 教育 > 作者:YD1662024-05-08 23:07:57

我的研究工作就是立足燃煤电厂内部,解决两类污染问题。一是针对固体废物粉煤灰,研究其资源化处理处置技术;二是针对燃煤烟气排放的CO2、SO2和NOx,研究其中的温室气体CO2减排技术。

四氯化硅水解的原因,四氯化硅为什么比四氯化碳易水解(1)

颜枫 清华大学环境学院2013级直博生

基于上述两个目标,我首次提出了一种技术(粉煤灰合成有序介孔硅铝材料及残渣吸附CO2系列技术):首先从粉煤灰中回收SiO2,再回收Al2O3,最后把残渣原位用于循环吸附CO2;从而在燃煤电厂内部,实现了粉煤灰的高值资源化处理处置及CO2减排。

说得通俗一点,我就是一个搞“渣”的,虽然我并不“渣”,同时我也是治理雾霾的。

欧盟政策变,博士方向改

2012年9月推研面试时,我曾向老师们许下诺言,“中国环境领域需要一批为科研而执着奋斗下去的人,而我愿意成为其中的一员”。

最初我的课题并不是搞“渣”的,而是研究太阳能产业废物资源化技术。通俗讲,在太阳能电池板生产过程中,会产生一种污染物,叫做四氯化硅;而每生产1 吨多晶硅太阳能电池板,就会产生18吨的四氯化硅废物。

四氯化硅极易挥发,1分子的四氯化硅水解后会生成4分子的氯化氢气体,形成盐酸酸雾,因此四氯化硅对生态环境和人体健康构成了严重的威胁。那时候,我为了做实验不可避免地会吸入少量四氯化硅,当其在口腔内和唾液反应后,就会形成盐酸酸雾。因此我常常笑称自己是吸着盐酸做科研,而且一次能吸4份!

但,君子一言,驷马难追。凭着一腔热血,我终于完成了将四氯化硅废物资源化技术研究,将其变成了高价值的纳米SiO2材料,并建立了示范工程实现连续生产。

正当我得意洋洋之时,遥远的西方传来一声晴天霹雳——欧盟对华征收反倾销税!

于是,为了降低生产成本,我国众厂家对多晶硅生产线进行了工艺改进,SiCl4可回用到生产线中、实现产业内循环利用,因此SiCl4不再是废物!

我的研究成了“废物”。

但见粉煤灰,方知责任重

内心崩溃的我该怎么办?

奔跑!那两个月,每天在操场奔跑!

看见苦闷的我,导师积极帮我寻找方向,蒋老师提议:试试粉煤灰资源化相关的技术研究?师兄却调侃道:“颜枫啊,粉煤灰资源化是个好方向啊,好好干!我估计发个《中国粉煤灰》(EI) 没啥问题。”

但是,当我用了6个月时间,实现了粉煤灰制备沸石并负载CaO时,出事了!我们发现,沸石基体虽然稳定,但是沸石基体和活性CaO会发生反应,导致 CaO 失活,因此制备的材料完全不能吸附CO2。

难道前面6个月都白干了?

心有不甘!

在和导师的探讨中,我们突然想到,稳定的粉煤灰没有错,错的是我们使用的方式。于是为了避免CaO失活、同时提高CaO稳定性,我们将粉煤灰添加量从50%降低到10%,粉煤灰的作用也从基体结构变为了稳定剂。我们的实验终于成功了,首次在领域内权威期刊上报道了粉煤灰对于CaO基CO2吸附剂的稳定化作用及其机理,实现了粉煤灰的资源化利用及高性能的CaO基CO2吸附剂制备。

四氯化硅水解的原因,四氯化硅为什么比四氯化碳易水解(2)

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四氯化硅极易挥发,1分子的四氯化硅水解后会生成4分子的氯化氢气体,形成盐酸酸雾。

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文章选自《大学生》

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