我国西南喀斯特区是全球最大的磷矿区之一，也是我国最大的磷化工产业集中分布区。在此区域，磷化工（湿法生产磷酸）副产物磷石膏固废堆存量高达4亿吨，且每年以3000万吨以上的速度新增。巨量磷石膏堆存产生的强酸性渗滤液与碳酸盐岩相互作用，在西南喀斯特地区引发了严重水污染事件，被中央环保督察列为典型案例，政府和企业投入治污资金数十亿元，仍难以根治。磷石膏无害化资源化处置利用是源头解决上述问题的关键所在。当前，磷石膏综合利用率不足40%，无害化资源化技术面临处理成本高、产品缺乏市场竞争力的突出问题，严重制约了区域磷化工产业的绿色可持续发展。因此，开发科学、高效、低成本无害化资源化技术成为喀斯特区磷石膏固废污染治理与综合利用的重大需求。
最近，中国科学院地球化学研究所陈敬安研究员团队与南方科技大学陈洪研究员团队开展联合攻关，基于“膜触发吸附耦合鸟粪石结晶技术”开发了磷石膏磷资源高效回收与高值资源化利用工艺：（1）磷石膏90%以上活性磷组分可通过新型锆膜触发吸附过程被高效回收，同步实现磷石膏无害化；（2）新型膜材料的吸附-络合作用是控制磷酸盐快速纯化过程的主要机制，且膜材料可循环利用，有效降低了工艺成本；（3）脱附浓缩的磷酸根被合成为高值复合肥，其纯度等各项指标均满足肥料毒害物质限量要求（GB 38400-2019），可安全用作农肥。研发工艺体现了从磷石膏中回收磷资源的低成本、高值化可持续策略，可广泛应用于大宗磷石膏固废的无害化与资源化，为喀斯特地区乃至全球范围的磷石膏污染治理与综合利用提供了创新思路和科学技术。
图1 磷石膏磷资源高效回收协同高值资源化利用工艺示意图
上述研究成果发表在工程技术领域重要期刊Chemical Engineering Journal上，获授权国家发明专利和实用新型专利各1项。该研究得到国家重点研发计划（2021YFC3201000）、中央引导地方科技发展基金项目（20214028）、中科院科技服务计划（KFJSTSQYZD202124001）、环境地球化学国家重点实验室开放基金（SKLEG2023213）和中科院青年创新促进会（2019389）等项目资助。
论文信息：Hu X., Wang J., Wu F., Li D., Yang J, Chen J., Liang J., Lou X., Chen H. Phosphorus recovery and resource utilization from phosphogypsum leachate via membrane-triggered adsorption and struvite crystallization approach. Chemical Engineering Journal, 2023, 144310.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144310
专利信息：
1.王敬富, 胡鑫平, 吴丰雪, 陈敬安. 一种回收磷石膏中磷资源副产磷酸铵镁的方法.
2.王敬富, 吴丰雪, 胡鑫平, 陈敬安. 一种高纯度磷石膏中和净化装置.
专利号：
1.ZL202111646897.1.
2.ZL202122713643.9.
（陈敬安课题组/供稿）