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高世扬

高世扬(著名无机化学家)

高世扬,男,1931年出生于四川崇庆,中国著名无机化学家。1953年毕业于四川大学化学系。中国科学院院士,陕西师范大学化学与材料学院教授。主要从事盐卤硼酸盐化学的研究、硼酸盐水盐体系热力学非平衡态相图与溶液结构化学的研究以及盐湖资源开发应用和产品高值化研究工作。继承和发展了盐湖化学,形成了盐湖成盐元素无机化学研究领域,特别是在盐卤硼酸盐化学研究方面更具独创性。

个人资料

  • 中文名高世扬
  • 国 籍中国
  • 民 族
  • 性 别
  • 出生地四川崇庆县
  • 出生日期1931年
  • 职 业无机化学家
  • 毕业院校四川大学化学系

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高世扬详细介绍

  高世扬的个人简介

  高世扬,化学家。四川崇庆县人。1953年毕业于四川大学化学系。中国科学院青海盐湖研究所研究员,陕西师范大学化学与材料学院教授。早期师从柳大纲在盐湖调查中发现柱硼镁石,揭示湖水化学年变化四边形规律,完成盐卤太阳池相分离盐类,提取硼酸和锂盐中间试验。研究成盐元素化学,在盐水体系相平衡研究中开拓热力学非平衡态相图。从事盐卤硼酸盐化学,盐类结晶和溶解动力学,盐卤蒸发、冷冻和稀释过程中硼酸盐的行为,硼酸镁动态极限溶解度和共结硼酸盐相组成研究。结合高原盐湖特点,提出硼酸镁盐稀释成盐新解释。运用现代谱学研究硼酸盐,观察到稀释过程中多聚硼氧配阴离子解聚过程,发现溶液中存在的硼氧配阴离子种类要比固体中的少。近年来,在进行铷和铯资源应用化学的同时,完成利用明矾与在高温熔盐中制备硼酸铝晶须,以及用MgSO4与碱为原料水热制备硫氧镁晶须新方法研究。1997年当选为中国科学院院士。

  高世扬的主要成就

  高世扬先生于20世纪50年代初参加柳大纲学部委员领导的中科院盐湖科学调查队,在青海察尔汗盐滩公路旁卤坑中发现光卤石;在大柴旦湖表卤水底部沉积中发现柱硼镁石。参加“柴达木盆地盐湖勘探和开发利用”中苏合作项目,确认察尔汗盐湖富含钾镁盐,卤水经日晒蒸发可析出光卤石与水氯镁石,大柴旦盐湖富含钾镁硼酸盐,是世界罕见的新类型硼酸盐盐湖,具有科学研究意义和开发利用价值。在对青藏高原、新疆、内蒙等许多盐湖进行多年调查研究的同时,曾去美国、智利、澳大利亚和前苏联进行盐湖考察,总结多年来科技人员开发利用盐湖的成就,提出成盐元素命题,即氢、锂、钠、钾、铷、铯、镁、钙、锶、钡、硫、氧、氯、溴、碘和第二短周期硼、碳与氮,共18个元素。把盐湖化学研究从化学角度定位于资源无机化学领域,该命题在国内同行中广为采用。 在盐卤硼酸盐化学系列研究中,探明了盐卤在蒸发和冷冻盐析过程中的硼酸盐行为,测定了硼酸镁在浓盐卤水动态极限溶解度,确定了高含硼浓缩盐卤中析出共结硼酸盐的相组成,确定了一种新的复盐——氯柱硼镁石,解决了苏联学者未能搞清的难题,提出盐卤中硼酸盐是以“四硼酸盐”的综合统计形式存在。氯柱硼镁石在水中溶解可转化成柱硼镁石、多水硼镁石、和纤维硼镁石,在此之前没有学者从盐卤中得到过这些硼酸镁水合盐。

  高世扬先生对20世纪50-80年代盐湖湖表卤水长观结果进行了相图解析,提出四边形变化规律:氯化钠(夏季蒸发)析出和(冬初稀释)溶解;芒硝(冬初冷冻)析出和(夏初天暖)溶解;提出高原新类型盐湖卤水年变化规律的化学模型,根据高原盐湖盐类工作队生和气候特点,地表卤水浓缩和稀释的年变化规律,把物理化学与地球化学相结合,提出高原盐湖多种硼酸镁水合盐稀释成盐的解释;初步阐述了物理化学成盐的机制(正负温度效应与正负浓度效应成盐),被国内同行接受和广为引用,并引起国外学者的关注。

  高世扬先生把野外观测到的硼酸镁过饱和溶解度现象引入实验室,制备了具溶解活性的MgO,采用动力学方法对MgO-B2O3-MgCl2-H2O过饱和溶液结晶过程进行了研究,观测到结晶析出不同硼酸盐的复合动力学现象,首次获得该体系的热力学非平衡态相图,它不同于平衡态相图和蒸发介稳相图,拓宽了浓盐溶液过饱和区内相图的研究方向,对硼酸镁复盐(氯柱硼镁石等)的溶解转化动力学和相化学进行研究,发现在复盐溶解过程中能形成组份盐过饱溶解度现象,而国外许多年后才有人观察到类似现象,为解决高原盐湖中柱硼镁石等盐类的成因提供了物化基础。在盐类无机化学方面,建立起加水稀释成盐研究方法和盐水过饱和溶液结晶动力学研究方法。

  采用MgO·n B2O3过饱和盐水溶液结晶法,氯柱硼镁石溶解转化法和高温水热相作用法合成多种硼酸镁纯化合物,用以测定溶解热,计算生成热。采用硼酸盐热化学方法验证了硼氧多粒子共存的结论,他与博士生们研究了30种硼酸盐及其水溶液的FT-IR、B-NMR和拉曼光谱,赋予某些光谱以新的归属,确知水溶液中硼氧粒子种类比固体中少,观察到某些特征峰随时间发生显着变化,存在着硼氧粒子间瞬时交换反应,硼酸盐浓溶液稀释过程的谱学研究证实硼氧配阴离子的解聚反应历程,谱学研究结果印证了离子配对成盐和由盐酸-pH滴定得出的浓缩盐卤中硼酸盐是以“四硼酸盐”综合统计形式存在的多粒子共存的结论,同时证实了四硼酸镁过饱和溶液结晶复合动力学反应历程解释的合理性,为深入研究硼酸盐溶液结构化学奠定基础。

  高世扬先生在开展盐湖化学基础和应用基础研究的同时,还十分重视盐湖资源开发应用和产品高值化研究。吸收国内外制盐技术和经验,解决了在高原永冻土地带建造土质太阳池并进行正常运作的难题。1965年完成并上报国家科委登记的“大柴旦盐湖卤水日晒工艺”科技成果,在“七五”国家重大科技攻关项目“大柴旦湖水硼酸、氯化锂中试”中被采用,经过两年工业性运行,产品质量、产量、成本达到设计要求。

  在含硼浓缩卤水盐酸-pH/ΔH滴定反应机制研究基础上,进行了酸法分离硼酸工艺小试和扩试(比智利同类工作早15年),并完成年产230吨硼酸中试。该工艺设备少、流程短、操作易、成本低。在卤水中,虽然锂的含量高,但是镁锂比也很大,并分离困难,通过筛选,采用TBP-三氯化铁-煤油体系从提硼酸母液中萃取氯化锂,完成年产50吨氯化锂中试,工艺具有适用性,针对镁锂分离问题研究了氢、锂、镁氯化物与水四元体系及其次级体系,在不同温度下,气-液-固相平衡,在此基础上,完成从高含锂的氯化镁浓缩卤水中盐析水氯镁石,分离锂盐的工艺,在碱金属和/或碱土金属硫酸盐水体系中,引入极性溶剂醇,研究其气-液-固相平衡,完成从TBP萃取氯化锂反萃液分离硫酸锂盐的工艺,对青海盐湖锂资源利用具有针对性。

  根据明矾与硼酸热反应行为,利用盐湖产品硼酸同明矾高温反应,制备具有特定用途的高值新材料硼酸铝晶须,并成功实现产业化生产。

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