胡克源
胡克源
胡克源,1926年7月21日 出生於四川省成都市,無機化學和環境化學家,中國科學院生態環境研究中心研究員、博士生導師。
1944年胡克源進入在中央大學化學系學習;1948年本科畢業后在中央研究院化學研究所任助理員;1949年在中國科學院物理化學研究所任助理員;1952年在中國科學院長春應用化學研究所任助理研究員;1955年在中國科學院化學研究所任助理研究員、副研究員;1956年前往蘇聯科學院普通及無機化學研究所研究生學習,獲化學副博士學位;1975年在中國科學院環境化學所工作,先後擔任副研究員、研究員;
胡克源早期在中國水鹽體系相平衡研究和無機鹽工藝研究方面做了許多奠基性工作。後期在有機污染物化學及其治理新技術研究中作出了貢獻。
1944-1948年 在中央大學化學系學習,獲學士學位。
1948-1949年 在中央研究院化學研究所任助理員。
1949-1952年 在中國科學院物理化學研究所任助理員,助理研究員(自1951年)。
1952-1955年 在中國科學院長春應用化學研究所任助理研究員。
1955-1975年 在中國科學院化學研究所任助理研究員、副研究員(自1961年)。
1956-1960年 蘇聯科學院普通及無機化學研究所研究生,獲化學副博士學位。
1975-1989年 在中國科學院環境化學所(1985年更名生態環境研究中心)任副研究員、研究員(自1982年)。
• 無機鹽化學
50年代初在中國第一代鹵磷酸鈣日光燈熒光料研製中,胡克源負責原料純制,提出了鞣酸除重金屬雜質和界面沉澱法製取高純氟化鈣新方法。其間還負責籌組開展中國鹽湖資源研究。他在水鹽體系相平衡與無機鹽新工藝研究上作出了突出貢獻。胡克源的具體貢獻如下幾方面:
直接提取鋰鹽
胡克源自滷水中直接提取微量鋰鹽是開發中國巨大鹽湖鋰資源的技術關鍵。60年代初胡克源深入研究了由氯化鋰、氯化鎂、鋁酸鈉以及氫氧化鋁構成的三元和多元水鹽體系。發現氯化鎂與鋁酸鈉反應生成難溶新復鹽MgC12·3Mg(AlO2)2·nH2O,在微酸性條件下此三鹽中的氯化鎂完全溶出,沉澱物進一步與氯化鋰結合,於30℃生成Li/Al=2/5(相當於2LiCl·5Al(OH)3·kH2O)的另一新化合物沉澱,它在300~340℃分解。用水浸取熱分解產物,氯化鋰完全溶於浸液。胡克源提出了中國第一個鋁酸鈉選擇沉澱和焙燒浸取氯化鋰的兩步法從滷水直接提取鋰鹽新工藝,並於1966年上半年在四川自貢完成全流程擴試,得到工業碳酸鋰,鋰總收率85%。此成果不僅為開發中國滷水鋰資源開拓了新途徑,還推動中國直接提取鋰鹽的研究蓬勃開展。
繪出新相圖
水鹽體系相圖是無機鹽工藝路線選擇與設計的主要依據。為確立鋰、鈉氯化物與硫酸鹽的分離工藝,他於50年代末給出了Li+Na+″Cl-,-H2O水鹽體系0~100℃的完整多溫溶解度圖。60年代初他又首次研究了H+,Li+,Mg2+″Cl--H2O體系0℃、20℃、40℃的相平衡。後來中國科學院青海鹽湖所據此原理開發出氯化氫鹽析法製取氯化鋰新工藝。為配合核燃料后處理,胡克源課題組研究了水鹽體系,Na+″Ac-,-H2O(HAC),40℃與UO2Ac2-NaOH-H2O,25℃、90℃的相變規律,為優選醋酸鈾醯鈉和重鈾酸鈉沉澱工藝條件提供了科學依據。
探索相變規律微觀機制
濃鹽溶液的理論研究很少有人涉獵。胡克源以某鹽飽和溶液中溶入第二鹽后與未溶入前,該飽和鹽的溶度積(重量濃度)之比來表徵鹽析作用,即鹽析係數α=(M+)(A-)/(M+).(A-),胡克源首次發現由氯化氫、鹼和鹼土金屬氯化物構成的簡單三元水鹽體系中鹽析作用隨溫度升高而減弱;隨兩種鹽的陽離子半徑減少而增強。根據液體粒子熱運動理論他闡明:在某鹽飽和溶液中溶入另一鹽時將引起前者的陰、陽離子熱運動活化躍遷位壘Ei變化,推導出α≈exp(∑△Ei/RT)。
如陰、陽離子活化躍遷位壘之和增高,∑△Ei>0,則發生鹽溶作用;反之,∑△Ei<0,則出現鹽析作用。由多溫溶解度數據計算出了這類水鹽體系中不同溶入鹽濃度下對飽和鹽的鹽析能。他論證了這類體系中的鹽析作用主要來自兩種鹽的陽離子間的靜電作用。
• 廢水處理
高濃工業有機廢水的處理是中國的重點環保科研課題。早在70年代後期胡克源開發出處理農藥殺螟松生產廢水的萃取流程,並為農藥廠採用,但他認為此非治本之道。80年代初針對三大類工業廢水採用多相、勻相催化濕式氧化和單純濕式空氣氧化,較系統地研究了廢水中重點污染物的降解化學過程及其動力學特徵,並提出了有實用價值的相應處理工藝。這為解決中國高濃有機廢水問題提供了可資選擇的有效治理方案。
有機氧化工藝廢水
對此類廢水研製出穩定性與活性優良的銅錳鐵氧化物催化劑。用於濕式催化氧化法處理丁烯氧化脫氫洗酸水與石蠟氧化廢水時,在250℃均可去除總有機碳99%以上。用於處理火箭燃料廢水時,於230~250℃可使其高含量偏二甲肼、苯胺與三乙胺徹底凈化。這是80年代初中國能有效處理濃火箭燃料廢水的唯一方案。同時還闡明,賤金屬氧化物催化劑在通常濕式氧化條件下亦能徹底破壞水中除氮雜環以外的一大類有機物,但不耐酸抗鹽,只適用於低含鹽廢水中一般有機物深度氧化。
煤氣化廢水
篩選出含微量銅、鐵離子的濕式均相催化劑體系,它可使廢水中多種大分子有機污染物氧化降解為小分子物分的反應速率常數提高一個數量級。因此,在不苛刻的濕式勻相催化氧化條件下(-230℃)完全去除煤氣化廢水中的酚類、CN-、S2-;去除多環芳烴90%,有機物總量99%和COD80%~90%,使出水可生化處理性大為提高。
有機磷農藥廢水
針對其主重要品種硫代磷酸酯類的生產廢水特性,研究出以濕式空氣氧化作預處理,再接生物氧化處理使出水達標的兩段處理新工藝。此法不同於其他濕式氧化工藝之處是:在溫和條件下(170~190℃)將有機硫氧化劑硫酸來酸化廢水,利用酸促進有機磷水解到磷酸和易於生物氧化的物分。從而克服了單純濕式氧化條件苛刻,單一酸解耗酸量大併產生硫化氫的缺點。用4種真實工業廢水驗證了該工藝的優越性。
• 燃燒催化劑
為用催化燃燒處理成分複雜、濃度變化大的工業有機廢氣,胡克源針對不同對象開發出具特定功能的高效燃燒催化劑,研究了相應的催化反應動力學,還引入了研究催化劑的新方法。胡克源方法如下:
摻鉀氧化錳系催化劑
80年代初,胡克源課題組研製成新穎的錳銅鉀鈉複合氧化物催化劑,並成功地用於濃度變化大又帶油霧的石蠟氧化尾氣的深度凈化。他又系統地研究了摻鹼金屬氧化物對氧化錳催化活性的影響。發現:適量摻鉀提高了氧化錳對含氧有機物催化燃燒的活性。適量摻鉀使氧化錳催化劑表面錳的價態略升高,在700℃以下形成一系列新物相,其中以KMn8O16的活性最高,它在900℃附近才消失。
氧化鈦基催化劑
為尋求低溫高活性與耐硫中毒催化劑,胡克源指導研究生系統地研究了鈦與其他過渡金屬的二元和多元氧化物催化劑對甲苯、丁酮、乙二胺、吡啶的催化燃燒活性,研究中發現適當比例的鈦—銅氧化物與鈦—錳氧化物有相當高並具實用意義的催化活性;只有鈦—錳氧化物催化劑耐硫中毒,其表面與二氧化硫無顯著作用。但鈦—銅氧化物催化劑則具有穩定而獨特的對吡啶深度氧化的高催化活性。
研究催化劑新方法
為用少量實驗取得催化劑活性與其組成關係的全面信息,首次引入了研究相圖的方法來設計和考察銅錳鈷三元氧化物催化劑對苯與環己烷的催化燃燒活性。以反應物起燃溫度等溫線形式在三元氧化物體系組成圖上描繪出對應於不同組成的催化活性分佈,從而得出相應最高活性的組成範圍。基於此法,開發出用於處理含苯系物廢氣的堇青石陶瓷蜂窩體負載的銅錳鈷複合氧化物催化劑。此外,還應用差熱分析法研究了多基烴與柴油機煙炱在不含載體的上述催化劑上的燃燒特徵,結果對確立柴油機煙氣處理技術有導向意義。
• 學術論著
1、1995年譯《快速定量相分析(實驗指導)》
2、《黃磷誘發氧化水中苯酚的研究》發表於環境科學學報
3、《催化氧化法處理苯系物工業廢氣催化劑的研製》發表於環境科學學報
4、著作《自滷水中直接提取鋰鹽的新工藝方法》
胡克源對培養科研人員也盡心竭力,與學生相處時平易近人,並關心他們的生活,但在工作和學習上則嚴格要求,注意他們的基本概念和基本功訓練,使學生們得以全面成長。
胡克源性格梗直堅毅,自視天資平平但勤能補拙。自幼學習勤奮,知難而進,能刻苦鑽研。加之嚴師教誨,使他不僅理論基礎紮實而且養成了系統思維,勤於動手,嚴格細緻和堅韌不拔的作風。他重視應用研究,但從不忽視基礎工作,常將研究對象作為一個適度的體系考慮,全面探索其內外聯繫,揭示其化學本質和規律。他認為只有這樣才既有利於完成實際科研任務,又可推動學科發展。這種思想指導了他的全部工作。正是這些素質使他於1985年在勞倫斯實驗室迅速找到觀測水中O2與H反應的中間產物形成與繼而分解的最佳條件,從而發現酸雨中硫酸形成的中間物是焦硫酸離子;1977年他在農藥廠親自做實驗完成殺螟松廢水萃取處理流程、原料回收和再利用的全部工藝條件研究,以及1987年在有機磷農藥廢水處理的研究中,克服多種困難,自己承擔高壓試驗與同志們一道堅持按時高水平地完成該“七五”攻關項目的全流程研究。
胡克源以物理化學和無機化學見長,在科研工作中勤奮耕耘數十年,不斷更新知識,涉獵新的領域,並作出創新貢獻,取得了豐碩成果。他在中國外發表論文約50篇。