稀土元素在环保领域的应用研究

各种稀土元素的应用领域

镧(La)：镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。

铈（Ce）：1，铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨。2，目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。3，硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。4，Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。

镨(Pr)：1，镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。2，用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。3，用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。4，镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。

钕(Nd)：钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代"永磁之王"，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。 钐（Sm）：钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了SmCo5系，后期发明了Sm2Co17系。现在是以后者的需求为主。钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高，从成本方面考虑，主要使用95%左右的产品。此外，氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外，钐还具有核性质，可用作原子能反应堆的结构材料，屏敝材料和控制材料，使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。

第４７卷第２期　２０１８年２月　当　代　化　工　Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４７，Ｎｏ．２　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１８　

玄武岩纤维在环保领域的应用研究现状及展望　

董丽茜，陈进富，郭春梅，孔繁鑫　

（中国石油大学（北京）化学工程学院，北京１０２２４９）　

摘　要：玄武岩纤维作为一种新型高性能材料，近年来引起广泛关注，但在环保领域的巨大优势和潜在　

市场一直未得到重视。针对玄武岩纤维的特点，对其在水处理、气体净化及环保材料应用三个方面进行综述，　

重点关注了玄武岩纤维作为生物填料、催化剂载体及高温过滤材料的优势与不足，为进一步发展提供了建议和　

方向。未来还需要继续研究玄武岩纤维改性及其与不同材料、不同处理过程的结合，充分发挥材料性能，拓宽　

玄武岩纤维在环保领域的应用范围。　

关键词：玄武岩纤维；水处理；气体净化；载体　

中图分类号：ＴＱ　３４３　５　文献标识码：　Ａ　文章编号：　１６７１—０４６０（２０１８）０２—０３８７—０５　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　Ｂａｓａｌｔ　Ｆｉｂｅｒ　ｉｎ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　

ＤｏＮＧ　Ｌｉ—ｑｉａｎ，ｃＨＥＮ　Ｊ　．ｆｕ，ＧＵｏ　ＣｈＵｔｌ—ｍｅｉ，ＫｏＮＧ　Ｆａｎ－ｘｉｎ　

（Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２４９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｂａｓａｌｔ　ｆｉｂｅｒ，ａｓ　ａ　ｎｅｗ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｈａｓ　ａｒｏｕｓｅｄ　ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ　ｃｏｎｃｅｒｎ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　

ｙｅａｒｓ．Ｂｕｔ　ｉｔｓ　ｇｒｅａｔ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｍａｒｋｅｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｎｏｔ　ｂｅｅｎ　ｐａｉｄ　

稀土元素的环境影响与生态安全

稀土元素，这个听起来有些陌生又神秘的名词，在现代科技和工业领域中却扮演着至关重要的角色。从高科技电子产品到绿色能源，从军工装备到医疗设备，稀土元素的应用无处不在。然而，随着稀土元素的开采、加工和使用规模不断扩大，其对环境和生态安全带来的影响也日益引起人们的关注。

稀土元素并非如其名称所暗示的那样稀有，而是在地球上的分布相对较为分散。为了获取这些宝贵的资源，往往需要进行大规模的开采和选矿活动。在开采过程中，山体被破坏，植被被铲除，土地被挖开，导致了严重的水土流失和生态破坏。大量的废石和尾矿堆积在矿区周围，不仅占用了大量土地资源，还可能在暴雨等极端天气条件下引发泥石流等地质灾害，给周边地区的居民生命财产安全带来威胁。

稀土元素的提取和加工过程也会对环境造成巨大的压力。传统的提取工艺通常需要使用大量的化学试剂，如酸、碱等，这些化学物质如果处理不当，会进入土壤、水体和大气中，造成严重的污染。例如，酸性废水排入河流和湖泊会导致水体酸化，影响水生生物的生存和繁殖；含重金属的废渣如果随意堆放，可能会通过土壤渗透进入地下水，威胁饮用水安全。此外，加工过程中产生的废气中可能含有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物，对空气质量造成不良影响。

在农业领域，稀土元素的环境影响也不容忽视。虽然在一定浓度范围内，稀土元素可以促进农作物的生长和提高产量，但如果使用过量或不当，可能会在土壤中积累，影响土壤的肥力和结构。长期积累的稀土元素还可能被农作物吸收，进而通过食物链进入人体，对人体健康产生潜在危害。目前，关于稀土元素在人体内的代谢机制和毒性作用还存在许多未知，这也给评估其对生态安全的影响带来了一定的困难。

为了减轻稀土元素对环境和生态安全的影响，采取有效的措施至关重要。首先，在开采环节，应推广绿色开采技术，提高资源利用率，减少废弃物的产生。同时，加强矿区的生态恢复工作，通过植树种草等方式恢复被破坏的生态环境。在加工过程中，应优化工艺流程，减少化学试剂的使用量，并加强废水、废渣和废气的处理和排放控制。此外，还需要加强对稀土元素使用的监管，制定合理的使用标准和规范，避免过度使用和滥用。

稀土资源应用与研究综述

稀土在地壳中的的含量并不稀少，只是较为分散，包括17中元素：镧、铈、镨、钕、钐、鉅、铕、钆、镝、锬、铥、镱、镥、钇、铒、铽、钪。目前，开发利用的稀土资源主要有五种：氟碳铈矿、离子吸附型稀土矿、独居石稀土矿、磷钇矿和磷灰石矿，前四种矿占世界稀土产量的 95％以上，主要集中于中国、澳大利亚、俄罗斯、美国、巴西、印度、加拿大等国。

1、稀土资源的应用领域

1889年，奥地利人用硝酸钍加入少量稀土制造汽车灯纱罩的技术在德国获得制造发明专利，从此开始了稀土在工业上的应用，现在稀土资源的应用，总的来说有传统和新材料两个领域。

在传统领域，稀土主要用于冶金机械、石油化工、玻璃陶瓷。稀土制成稀土镁硅铁合金作为改性剂用来生产球墨铸铁、铸件，钢稀土铸铁已被广泛用于火车、钢轨、汽车部件、各种仪器设备、油气管道和兵器等的制造。利用稀土原子具有可变的配位数的性质制成的广型分子筛作为石油裂化催化剂，提高轻质油的产率，提高裂解炼油装置的能力。另外，稀土还用于制作汽车尾气净化催化剂、合成橡胶催化剂、化工催化剂、塑料热稳定剂和稀土油漆催干剂等化工领域。稀土用于玻璃抛光澄清，脱色，染色以及陶瓷颜料和釉料等。镨元素在此部门应用较多，它广泛用于建筑陶瓷和日用陶瓷玻璃中。

在新材料领域，稀土元素丰富的光学、电学和磁学特性得到十分广泛的应用。高新科技新材料中稀土用量虽然很少但产值很高。稀土元素独特的磁性能，可以制造现代工业和科学技术发展需要的各类磁性材料，特别是稀土永磁材料，它的磁能级要高出４—10倍，目前磁性能最好的是钕铁硼永磁材料，被誉为“永磁之王”，钕铁硼永磁材料已广泛应用于全球支柱产业和其他高新技术产业。稀土发光材料具有吸收能力强，转换率高的特点，可发射从紫外线到红外线的光谱，在可见光区有很强的发射能力，且物理性能稳定，已被广泛应用于计算机显示器、彩色电视显像管、三基色节能灯以及医疗设备等方面。此外，稀土上转换发光材料，广泛用于红外探测、军用夜视仪等方面，稀土长余辉材料具有白天吸收阳光夜晚自动发光的特点，夜间节能是它的主要应用方向。特别的，近来稀土无机电致发光显示器件在军事上的应用也引起了人们的关注。镧玻璃具有高折射、低色散的良好光学稳定性，广泛应用于各种透镜和镜头材料，另外，镧玻璃还以在核辐射下保持透明，不变色的特点被用于军事上和电视工业。稀土储氢材料主要用于镍氢电池的阴极材料，这与传统材料的镍镉电池相比其能量密度提高２倍，无污染，可能成为未来绿色交通电动汽车的动力源。另外，还有稀土超导材料，被制作成超导磁体而用于磁悬浮列车。稀土核材料，在防原子辐射的军事光仪器等方面的应用潜力无限。