水熱改性天然斜發(fā)沸石吸附鈣、鎂、鈉和鉀離子特性的研究.pdf

1、論文中采用遼寧阜新天然斜發(fā)沸石，利用水熱方法對(duì)天然斜發(fā)沸石進(jìn)行改性，并對(duì)改性沸石的物化性質(zhì)，化學(xué)組成，以及對(duì)鉀離子的吸附特性，特別是在鈣、鈉、鎂、鉀二元混合體系和多元混合體系下改性斜發(fā)沸石對(duì)鉀離子競(jìng)爭(zhēng)吸附進(jìn)行深入研究。并對(duì)沸石實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了初步研究，其研究結(jié)果為斜發(fā)沸石在海水和鹵水中提取鉀，以及鉀元素的分離在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。 論文首先對(duì)天然沸石改性方法進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，通過(guò)對(duì)鋁化劑用量，反應(yīng)的pH條件，反應(yīng)

2、后的煅燒溫度，改性劑的化學(xué)組成等優(yōu)化了沸石的改性條件。并通過(guò)對(duì)改性沸石陽(yáng)離子交換量的測(cè)定，獲得了對(duì)鉀離子具有較高選擇性和較大吸附量的改性斜發(fā)沸石(鉀離子的交換量為：1.912mmol/g，天然斜發(fā)沸石1.203mmol/g，其交換量提高了60％左右)。我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了沸石的硅鋁比對(duì)沸石陽(yáng)離子交換量的影響，結(jié)果表明，當(dāng)沸石骨架結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化時(shí)，鉀離子地交換量隨著硅鋁比的降低而提高。當(dāng)改性斜發(fā)沸石的硅鋁比在4.9的時(shí)候?qū)︹涬x子地交換量最大。

3、 在吸附試驗(yàn)中測(cè)定了改性斜發(fā)沸石的等溫吸附曲線，并在競(jìng)爭(zhēng)體系下測(cè)定了陽(yáng)離子交換順序和競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)離子對(duì)沸石鉀離子吸附的影響，其中斜發(fā)沸石的離子交換次序?yàn)椋篕<'+>＞NH<,4><'+>＞Na<'2+>＞Ca<'2+>＞Mg<'2+>。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)，考察了陰離子，溶液pH值，接觸時(shí)間等條件對(duì)沸石陽(yáng)離子交換的影響，發(fā)現(xiàn)接觸時(shí)間對(duì)天然沸石和改性沸石影響基本相同，都是140分鐘左右達(dá)到飽和；當(dāng)溶液pH為6左右的時(shí)候，改性沸石陽(yáng)離子交換量最大；

4、同時(shí)發(fā)現(xiàn)離子半徑較大的陰離子，如SO<,4><'2+>和HCO<,3><'->對(duì)沸石陽(yáng)離子交換的影響小，而半徑相對(duì)較小的陰離子Cl<'->和Br<'->以及I<'->影響較大，同時(shí)有機(jī)分子苯酚對(duì)鉀離子的交換有強(qiáng)烈的抑制作用。 本文利用化學(xué)法測(cè)定了改性沸石的硅和鋁含量，用紅外光譜表征了沸石的硅鋁比的變化。X衍射則表征了沸石在改性過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化，通過(guò)衍射表征可以清楚看到水熱改性可以很好的保留了斜發(fā)沸石的結(jié)構(gòu)，而不被破壞。并進(jìn)一步分

5、析了沸石水熱改性過(guò)程中沸石的補(bǔ)鋁機(jī)理和離子交換的機(jī)理。在離子交換過(guò)程中，這個(gè)過(guò)程很好的符合了二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，其擬和常數(shù)超過(guò)了0.995，是一個(gè)典型二級(jí)反應(yīng)，并通過(guò)Langmiur和Frurldlich方程對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行擬合，其中Fmdlich等溫方程式更符合改性沸石的吸附行為，更能反映沸石的吸附規(guī)律。 在沸石改性的基礎(chǔ)上，嘗試了兩種膜制備的方法：第一種根據(jù)沸石的吸附選擇性，制備了沸石吸附膜；另一種根據(jù)電滲析膜的原理，制備了沸石電