中文摘要：

采用具有强氧化性的臭氧作为"沉淀剂"氧化沉淀溶液中的Co(Ⅱ)，使其以CoOOH形式析出，既可用于溶液体系中杂质Co(Ⅱ)的净化去除，也可通过氧化沉淀前躯体的热分解制备钴氧化物粉体材料。通过研究臭氧溶解度、传质系数等参数，分析臭氧与Co(Ⅱ)氧化反应的主要类型和反应机理，探索各类引发剂的添加对羟基自由基（oOH）产生的促进作用。研究气-液-固三相体系臭氧氧化反应机理，建立多相催化臭氧氧化制备钴氧化物前驱体的动力学模型，考察各反应体系下，催化剂颗粒大小、气体流速、搅拌速度等工艺参数的优化确定。开展多相催化臭氧氧化钴盐体系热力学研究和氧化沉淀产物结晶、成核、生长机制研究。确定优化实验条件及精细调控技术参数，形成系统的多相催化臭氧氧化沉淀基础理论，为溶液中杂质Co(Ⅱ)去除和高效、清洁制备钴氧化物粉体材料前躯体开辟新途径，为金属盐溶液多相催化臭氧氧化的应用性技术提供理论依据和技术原型。

结论摘要：

本项目系统的研究了溶液体系多相臭氧氧化沉钴过程，达到了预期目标发表文章6篇(SCI/EI 5篇)，培养博士研究生1名和硕士研究生3名，申请国家专利2项(授权1项)，较好的完成了项目申请书所承诺的预期目标。项目研究工作主要分为4个方面(1)臭氧分解行为机理研究；(2) 臭氧氧化沉钴机理研究；(3)臭氧氧化沉钴热力学与动力学研究；(4)多金属体系臭氧氧化沉钴研究和产物形核、生长机理研究。取得的主要研究结论如下 (1)考察不同条件下臭氧自分解动力学，臭氧的饱和溶解度随着pH值和温度的升高而减少，这与溶液中OH-离子浓度的增加有关，同样的，臭氧分解速率随着温度与pH值的增加而增加；紫外光或者活性炭等物质可以有效促进臭氧的分解，其机理为催化剂可以作用于溶液中臭氧分子，使其稳定性变差，更易分解。 (2)通过向反应体系中加入添加剂，考察其对臭氧氧化沉钴的影响，并分析臭氧氧化沉钴机理。氧化过程分为直接氧化和间接氧化。醇类可以有效增加气液传质过程，一般的醇类会优先于钴离子与臭氧发生反应，而很难被臭氧氧化的醇类可以有效促进臭氧的直接氧化而消弱间接氧化反应过程，整体上促进臭氧氧化沉钴速率。固体催化剂虽然可以促进臭氧的间接氧化过程，但是会消弱直接氧化过程，所以整体上会减弱臭氧氧化沉钴速率。 (3)通过引入配位化学的概念，分析并计算Co-H2O系中钴离子的赋存形式，发现溶液中钴离子的实际溶度积要大于理论值。对CoOOH进行相关热力学性质研究得到CoOOH的摩尔热容Cp以及标准生成吉布斯自由能△fGΘm(-382.099 kJ？mol-1) ，并研究得到臭氧氧化体系下CoOOH的溶解平衡图。对硫酸钴溶液进行臭氧氧化沉钴动力学研究，臭氧浓度、气体流量、搅拌速度、溶液pH值(即OH-浓度)对沉钴速率的影响呈线性相关，钴离子浓度和反应温度对除钴速率基本无影响，建立了本反应过程动力学方程，结果表明本反应过程的控制步骤为传质过程控制。 (4)开展了从富钴粗铜精炼渣浸出液中臭氧氧化沉淀回收钴和两段臭氧氧化法处理钴渣浸出液的研究，表明臭氧氧化沉淀法可用来进行多金属溶液中钴金属离子的分离和富集，在复杂多金属溶液体系中臭氧氧化沉钴动力学与纯体系中结果一致。考察不同条件下产物形貌，在低温低pH值条件下可以得到均匀的类球形沉淀颗粒，并分析产物形核生长机理，一定程度上实现产物形貌可控性。