鉀離子篩的制備、表征及分子模擬.pdf

1、針對沸石法海水鹵水提鉀技術(shù)中存在沸石吸附量低的問題，本文采用水熱法，以鈉基硅源和鋁源為原料，制備了對鉀離子吸附量高的鋇十字沸石，探討了膠體組成對鋇十字沸石合成及其結(jié)晶度的影響，確定了鋇十字沸石的晶化區(qū)域；并對合成的鋇十字沸石進(jìn)行表征。制備的樣品改性后用于含鉀溶液中 K+的吸附實(shí)驗(yàn)。同時，采用分子模擬技術(shù)對MER型沸石離子交換進(jìn)行了模擬，為MER型沸石的制備及離子交換機(jī)理提供了理論上的指導(dǎo)。研究結(jié)果表明：
　?。?）以鈉基硅源和鈉基

2、鋁源為原料的膠體體系與不含Na+的原料的膠體體系相比，合成鋇十字沸石的晶化區(qū)域減小。當(dāng)膠體中K2O含量較高時，SiO2/Al2O3越大，合成的鋇十字沸石結(jié)晶度越高；當(dāng)膠體中K2O含量較低時，SiO2/Al2O3越小，合成的鋇十字沸石結(jié)晶度越高。膠體中 SiO2/Al2O3相同的條件下，K2O的含量越高，合成的沸石骨架Si/Al越低。
　　（2）沸石改性后其骨架保持不變。在純鉀(KCl)溶液、模擬海水、瑪納斯鹵水、羅布泊鹵水中，鈉型

3、鋇十字沸石對K+的最大飽和吸附量分別為185.5 mg/g、52.8 mg/g、70.1 mg/g、85.1 mg/g。銨型鋇十字沸石對模擬海中K+的吸附速率快于鈉型鋇十字沸石；鈉型及銨型鋇十字沸石在模擬海水中對K+的吸附屬于準(zhǔn)二級反應(yīng)，膜擴(kuò)散是控速步驟。
　?。?）MER型沸石骨架中Al優(yōu)先替代骨架T2位置的Si，骨架最小的Si/Al為1.67。MER型沸石骨架外K+、Na+及NH4+均有3種吸附位置；K+優(yōu)先占據(jù)彎曲的八元環(huán)。

4、在離子交換中，從結(jié)合能角度看，MER型沸石對K+的吸附能力最強(qiáng)，其次是Na+，最后是NH4+，在MER型沸石不同位置中，最容易交換的是III位，其次是I位，最難交換的是II位。Na-MER型及NH4-MER型沸石與溶液中K+交換為放熱反應(yīng)；NH4-MER型沸石與溶液中 Na+交換為吸熱反應(yīng)。K+與 H2O結(jié)合形成水合陽離子在沸石合成中起到了模板劑的作用。隨著溫度的升高，沸石中 H2O的擴(kuò)散系數(shù)增大。H2O在不同陽離子型MER型沸石中的擴(kuò)