铬是我国最为紧缺的三稀金属,铬铁矿资源高效清洁利用是我国重大战略需求。针对现有铬盐生产工艺铬收率低、能耗高、铬渣量大且污染严重的难题,中国科学院过程工程研究所研发了钾系亚熔盐铬盐清洁生产工艺,可以实现铬资源的高效清洁利用,并实现铬渣的源头削减。但其尚不能生产铬酸酐产品、铝镁副产物附加值较低,产品结构有待升级。本论文重点开展了亚熔盐铬盐清洁生产工艺中重铬酸钾制备铬酸酐产品,伴生铝镁副产物制备纳米材料并用作重金属吸附材料的应用基础研究。本论文主要有以下结论:（1）在测定四元系KHSO₄-CrO₃-H₂SO₄-H₂O相图和对比分析五元系K₂Cr₂O₇-KNO3-CrO₃-HNO₃-H₂O相图基础上,对硫酸法和硝酸法分解重铬酸钾制备铬酸酐进行了理论分析。理论分析表明,在高浓度硫酸区域,硫酸氢钾和铬酸酐共存,难以获得高纯的铬酸酐产品;而在高浓度硝酸区域,铬酸酐具有单独相区。探索实验研究证实硝酸法可获得高纯度铬酸酐产品,而硫酸法制备的铬酸酐纯度低,在此基础上建立了硝酸法分解重铬酸钾制备铬酸酐的工艺路线。（2）考察了反应物浓度、搅拌转速、加酸速度和冷却速度等工艺参数对铬收率和CrO₃产品性能的影响,获得优化工艺参数。在初始重铬酸钾的浓度为800 g/L 65%HNO₃、95%HNO₃与65%HNO₃体积比（95%HNO₃:65%HNO₃）为2、搅拌转速为300 rpm、加酸速度为1 mL·min-1、冷却速度为0.1°·min-1的条件下,获得一次CrO₃晶体经重结晶可获得优于国家标准的高纯度（Cr03含量99.8%以上）的结晶CrO₃产品;利用95%浓硝酸对结晶过程进行调控,铬收率可提高至95%以上。（3）硝酸法制备铬酸酐结晶过程包括反应结晶和冷却结晶两个阶段。查明了铬酸酐反应结晶过程动力学规律,获得了 CrO₃成核速率和生长速率方程,分别为B=5.928×10¹¹M_T^0.53N^1.96m^0.76、G=4.218×10^-6m^0.74,成核速率快,生长速率慢,符合反应结晶过程特征;冷却结晶过程中,Cr03晶体由细小的晶核聚集、结合,表面进一步光滑完整。（4）开展了氢氧化铝水热合成法制备纳米γ-A1OOH的研究,考察了水热合成过程中Al（OH）₃前驱体浓度、pH值、温度、时间对纳米γ-AIOOH合成过程的影响规律,各工艺参数对纳米γ-AlOOH形貌影响显著。明确了纳米γ-AlOOH的生长机制为Al（OH）₃前驱体不断溶解,α-Al（OH）₃中间相析出,进而再溶解形成γ-AlOOH的过程。首次将纳米γ-AlOOH用于对碱性溶液中Cr（Ⅲ）的吸附,发现纳米γ-AlOOH对Cr（Ⅲ）的吸附过程热力学符合Langmuir模型,吸附过程动力学可以用准二级动力学方程进行拟合,其最大吸附容量可达19.85 mg.g-1;并揭示了 Cr（Ⅲ）在纳米y-AlOOH上的吸附机理为-OH与Cr（OH）₄之间离子交换成键的过程。（5）开展了以液相超声剥离手段制备纳米MgO的研究,在超声仪频率40 kHz、超声功率为150 W、DMF:MgO液固比为600:1、超声时间为2 h的优化条件下,可制备出比表面积为166.44 cm².g^-1的纳米MgO;将所制备的纳米MgO用于对Se的吸附应用研究,发现其吸附热力学符合Langmuir模型,吸附动力学符合准二级动力学方程,纳米MgO对Se（Ⅳ）、Se（Ⅵ）的最大吸附容量分别可达103.52 mg.g^-1和10.28 mg.g^-1,查明了 Se（Ⅳ/Ⅵ）在纳米MgO上的吸附过程是由于Se离子(SeO₃^2-and SeO₄^2-与MgO之间水化形成了较强的内层吸附键。进一步研究表明,纳米MgO在共存竞争离子存在时仍然对Se（Ⅳ/Ⅵ）具有较高的吸附容量,同时可以在给定温度下被NaOH溶液有效地脱附。