電容去離子技術(shù)凈化石煤酸浸液的研究.pdf

1、空白焙燒-酸浸是一種常見的石煤提釩工藝，具有浸出率高，能效高，污染少等優(yōu)勢，但由于強酸浸出且選擇性較差，酸浸液通常具有酸度高、雜質(zhì)多的特點，影響后續(xù)釩的凈化分離，造成產(chǎn)品質(zhì)量不達標。傳統(tǒng)的石煤酸浸液凈化分離方法存在V損失大、藥劑消耗量大、容易造成環(huán)境污染等問題，本研究采用一種環(huán)境友好型吸附技術(shù)—電容去離子技術(shù)(CDI)處理石煤酸浸液，研究了電極材料性能，確定適宜的活性炭和離子交換樹脂種類，討論了復合電極的最佳制備工藝，并考察復合電極的各

2、項性能，最后討論了電容去離子技術(shù)對石煤酸浸液的溶液特性及離子吸附特性的影響，以期達到對酸浸液調(diào)節(jié)pH、除雜的目的。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）礦物質(zhì)活性炭具有較大的比表面積和較多的含氧官能團，晶體結(jié)晶度較高，其電極平均電容量最大，內(nèi)擴散阻力小于其他兩種電極，材料電阻較小。ZG-A-PX氫氧型粉末樹脂對酸浸液中的P、Al有較好的除雜效果，且V損失最小。因此，電容去離子的電極材料應選用礦物質(zhì)活性炭和ZG-A-PX氫氧型粉末樹脂

3、。
　?。?）活性炭/陰離子交換樹脂復合電極最佳制備條件為：活性炭與樹脂添加量1:3，粘結(jié)劑含量10％，此時復合電極的電化學性能最佳，平均電容可達92.0F·g-1。復合電極對KCl溶液的脫鹽率較純活性炭電極相比提高32.1%，具有更多的空隙結(jié)構(gòu)，復合電極的吸附性能有所提高，并具有較好的電化學性能和抗化學侵蝕能力。
　?。?）電容去離子技術(shù)處理的最佳工藝參數(shù)為：操作電壓2.0V，進料流量25mL·min-1，溶液初始pH0.

4、75，電極間距9mm。復合電極對酸浸液中的P吸附量為29.0mg·g-1，對Al的吸附量為422.4mg·g-1，單極V損失率僅為1.3%，V-P分離因數(shù)為74.7，V-Al分離因數(shù)為29.36，V與雜質(zhì)離子P和Al的分離效果顯著。3級串聯(lián)處理后，溶液中P的去除率可達87.25%，Al的去除率為53.68%，V損失率僅為3.8%，溶液pH由初始0.75上升至1.41，累計電能消耗1.77kWh·m-3，有效的實現(xiàn)V與雜質(zhì)離子的分離，達到

5、調(diào)節(jié)溶液pH和除雜的目的。處理后電極經(jīng)“純水/電極短接—NaOH+NaCl/電極正接—純水/電極短接三步可實現(xiàn)電極的再生。
　　（4）石煤酸浸液經(jīng)電容去離子處理后，電極在吸附離子的過程中發(fā)生電解，陰極板堿化，同時電極中離子交換樹脂的OH-進入溶液，溶液pH上升。酸浸液中P主要以H3PO4分子和H2PO4-的形式存在，Al部分以Al(SO4)2-形式存在，在電容去離子過程中，復合電極吸附電極表面的HPO42-和酸浸液中的H2PO4-