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文檔簡(jiǎn)介
1、 自從1935年B.A.亞當(dāng)斯(Adams)和E.L.霍姆斯(Holmes)研究合成了具有離子交換功能的高分子材料,即第一批離子交換樹(shù)脂------聚酚醛系強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和聚苯胺醛系弱堿性陰離子交換樹(shù)脂問(wèn)世以來(lái),離子交換樹(shù)脂因其具有耗能少、無(wú)污染、易循環(huán)使用等特點(diǎn),作為一種經(jīng)濟(jì)有效的分離富集方法在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
本文以富鉀液為溶液基礎(chǔ),選取離子交換樹(shù)脂作為除鎂劑,對(duì)樹(shù)脂吸附過(guò)程作了較為詳細(xì)的研究,以期為下
2、一步工作提供數(shù)據(jù)參考信息及工藝技術(shù)參數(shù)。首先通過(guò)靜態(tài)吸附篩選實(shí)驗(yàn),從三種離子交換樹(shù)脂D152、D401、C800中篩選出性能優(yōu)良的樹(shù)脂;考察樹(shù)脂用量、吸附時(shí)間、吸附溫度、pH值等因素對(duì)吸附效果的影響;動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察了流速、高徑比、溶液中其他共存陽(yáng)離子對(duì)樹(shù)脂吸附鎂離子的影響;并對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行了熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究;對(duì)吸附后樹(shù)脂進(jìn)行洗脫再生研究,最后考察了樹(shù)脂的循環(huán)再生吸附性能。主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
在靜態(tài)一次吸附篩選實(shí)驗(yàn)中,胺基
3、羧酸樹(shù)脂 C800 對(duì)鎂離子的吸附量最大,選擇樹(shù)脂C800為后續(xù)實(shí)驗(yàn)的除鎂劑。考察因素結(jié)果表明:樹(shù)脂用量增加,單位吸附量降低,脫除率上升;吸附反應(yīng)過(guò)程在 150 min 時(shí)達(dá)到吸附平衡;高溫有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行;隨著 pH值的增大,吸附量增大。
在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中分別繪制了流速1ml/min、2 ml/min、3 ml/min時(shí)樹(shù)脂除鎂的穿透曲線,穿透點(diǎn)隨著流速的增加提前出現(xiàn),而飽和點(diǎn)隨之延后,當(dāng)流速為2 ml/min時(shí)吸附量最大
4、為10.2 mg/g;高徑比對(duì)吸附效果沒(méi)有影響;樹(shù)脂對(duì)氯化鎂溶液中鎂離子的吸附量為19.21 mg/g,在同樣條件下,對(duì)富鉀液中鎂離子的吸附量為8 mg/g。
熱力學(xué)研究表明:298K溫度下樹(shù)脂對(duì)鎂離子的靜態(tài)平衡交換容量是1134 mg/100 g;在不同溫度下, Langmuir 方程能更好的擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并計(jì)算出熱力學(xué)參數(shù) ΔG<0、ΔH=8.74kJ·mol-1、ΔS=65.27 J·mol-1·K-1;動(dòng)力學(xué)研究表明
5、:該過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,反應(yīng)活化能Ea=0.2 kJ/mol,吸附反應(yīng)的控速步驟是顆粒內(nèi)擴(kuò)散。
洗脫再生研究結(jié)果顯示,四種不同的洗脫劑1 mol/L HCl、2 mol/L HCl、1.5 mol/L HNO3和75%乙醇中,2 mol/L HCl洗脫的效果較好,洗脫比率達(dá)到99.4%;靜態(tài)洗脫再生實(shí)驗(yàn)中洗脫劑和再生劑的適宜投加量分別是462 g/L、386 g/L;動(dòng)態(tài)洗脫再生實(shí)驗(yàn)的適宜條件是當(dāng)流速為2 ml/min
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