DIBK-TBP萃取分离锆铪的热力学研究

对二异丁基甲酮(DIBK)和TBP从HSCN介质中协同萃取锆铪的性能及热力学进行研究,采用对数函数外推法求得DIBK-TBP体系萃取反应的热力学平衡常数分别为log(K12,Zr)=4.73和log(K12,Hf)=-5.09,锆铪与SCN-形成配合物Zr(SCN)3+和Hf(SCN)3+的稳定性常数分别为1×109.86和1×10-0.80,而铪的分配比在硫氰酸盐存在时要大于锆的分配比,说明过渡金属离子锆和铪在硫氰酸盐存在时与一般金属离子与配位体形成的配合物的稳定性常数愈大,金属离子的分配比愈大的规律相矛盾,并计算出萃取反应的焓变分别为ΔHZr=-11.43 kJ.mol-1和ΔHHf=-7.80 kJ.mol-1,说明对锆铪的萃取反应为放热反应,升高温度不利于萃取反应的进行,常温下自由能变分别为ΔGZr=-26.54 kJ.mol-1和ΔGHf=28.57 kJ.mol-1,熵变分别为ΔSZr=51.54 J.(K.mol)-1和ΔSHf=-124.07 J.(K.mol)-1,说明铪离子比锆离子更易与SCN-形成配位键,从而生成中性分子Hf(SCN)4与有机相发生溶剂化作用而进入有机相中。     

DIBK-P204体系萃取锆和铪的动力学

研究了DIBK-P204体系萃取锆和铪的动力学,采用恒界面池法考察搅拌速度、界面积和温度对锆和铪萃取速率的影响。结果表明,DIBK-P204体系对锆和铪萃取速率符合准一级反应,萃取反应的控制类型分别为相内反应控制和混合控制,对锆和铪萃取的表观活化能分别为-32.193kJ/mol和-18.984kJ/mol,升高温度不利于萃取反应的进行。     

N263-HSCN体系萃取锆铪的动力学

采用恒界面池法研究了N263-HSCN体系萃取锆和铪的动力学,考察界面积、萃取槽搅拌速度、温度对萃取锆和铪的影响,从而确定萃取动力学类型。结果表明,当搅拌速度小于130 r/min时,萃取过程由扩散反应控制,锆铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加而增大;当搅拌速度在130~170 r/min时,萃取过程由化学反应控制,锆和铪的萃取速率常数随搅拌速度的增加基本保持不变。随着界面积的增加和温度的提高,锆和铪的萃取速率常数均增加,其表观活化能分别为42.06 kJ/mol和31.77 kJ/mol,说明该萃取过程为相界面处的化学反应控制过程。计算出锆和铪萃取的焓变分别为39.59 kJ/mol和29.30 kJ/mol,熵变分别为-147.53 J/(mol?K)和-174.38 J/(mol?K),在298.15 K时吉布斯自由能变分别为83.57 kJ/mol和81.29 kJ/mol。     

钯与氢(H2,D2)反应的热力学性质研究

采用PVT方法精确测定了 40～ 60目的海绵钯 (Pd)粉末在 5～ 5 0℃范围内吸放H2 ,D2 的P C T曲线。结果表明 :2 5℃ ,0 .1MPa时H2 ,D2 在Pd中的溶解度分别为 75 .8和 70 .4ml(STP)·g- 1 Pd;Pd与H2 ,D2 反应的坪台热力学函数分别为 :ΔHa=-18.7kJ·mol- 1 H ,-17.6kJ·mol- 1 D ,ΔSa=-4 6.4J·K- 1 ·mol- 1 H ,-4 9.6J·K- 1 ·mol- 1 D ;ΔHd=2 1.3kJ·mol- 1 H ,18.7kJ·mol- 1 D ,ΔSd=5 0 .8J·K- 1 ·mol- 1 H ,49.1J·K- 1 ·mol- 1 D。H ,D在α相的溶解热力学函数为 :ΔHr→ 0 =-6.5kJ·mol- 1 H ,-5 .6kJ·mol- 1 D ;ΔSr→ 0 =-5 3 .5J·K- 1 ·mol- 1 H ,-5 3 .7J·K- 1 ·mol- 1 D。Pd Q(Q =H ,D)体系存在明显的迟滞效应 ,升高温度可改善吸放氢循环的压力迟滞效应 ,但不能消除。伴随迟滞效应的吉布斯自由能损失 (ΔGloss)在低于 5 0℃时保持不变 ,对Pd H和Pd D体系分别为 1.2 8和 1.2 5kJ·mol- 1 H(D) ;当高于 5 0℃时ΔGloss分别减小约 4%和 11%。     

硫酸体系中N235萃取钒的机理研究

在硫酸体系中通过饱和容量法和斜率法研究了N235萃取钒的机理。结果表明,负载有机相中钒与N235的摩尔比约为2.5,萃合物组成为[R3NH]4[H2V10O28],萃取反应平衡常数为195.434L·mol-1·s-1,ΔH=-10.683kJ/mol,ΔG=-13.076kJ/mol,ΔS=8.023J/(mol·K),升高温度不利于钒的萃取。     

D001树脂静态吸附钕离子的热力学与动力学研究

为达到Nd3+富集目的,实验研究D001树脂静态吸附稀土Nd3+过程。通过单因素实验优化平衡吸附条件,并研究树脂吸附稀土Nd3+的热力学和动力学特征。结果表明:T=293 K,pH=3.5,[Nd3+]浓度10 mmol·L-1条件下,树脂的饱和吸附容量达到698.9×10-3mmol·g-1;吸附过程遵循Langmuir等温方程,热力学参数为:ΔH=13.45 kJ·mol-1,ΔS=53.035 J·mol-1·K-1,ΔG=-2.09 kJ·mol-1。热力学函数ΔG0表明D001树脂吸附Nd3+过程能够自发进行。准二级动力学模型能够很好拟合DO01树脂吸附Nd3+的过程并且其相关系数在0.99以上。吸附活化能Ea=1.04857 kJ·mol-1,反应控制步骤为膜扩散和颗粒内扩散联合扩散控制。     

P204/4PC协萃体系在酸性硫酸盐溶液中选择性萃取镍的机理研究

采用斜率法、恒摩尔法、饱和容量法研究从酸性硫酸盐溶液中用P204和4PC协同萃取镍的机理,并测定协萃反应的热力学平衡常数,得到协萃反应的焓变和熵变。结果表明,P204/4PC协同萃取镍的反应呈正协同效应,镍萃合物的结构为NiA_2L_2,且协萃过程为吸热反应,焓变和熵变分别为29.52J/mol和-6.53kJ/(mol·K)。采用P204与4PC协萃体系可显著提高酸性硫酸盐溶液介质中镍的选择性萃取效果。     

荧光猝灭法与紫外-可见吸收光谱法相结合探讨纳米MnS与明胶相互作用

利用荧光光谱、同步荧光光谱和紫外-可见吸收光谱研究了在pH 12.0及不同温度下MnS纳米晶与明胶结合反应的光谱行为。结果表明, 在明胶溶液中生成的MnS纳米晶与明胶通过范德华和氢键作用力结合成复合物, 使明胶的内源荧光猝灭(属于静态荧光猝灭), 而MnS纳米晶却未使明胶色氨酸残基的构象发生变化。根据静态猝灭的 Lineweave-Burk 方程, 计算了温度在293 K和305 K时MnS纳米晶与明胶的结合常数和热力学参数, 得到结合常数分别为4.72×10³L·mol^-1和3.23×10³L·mol^-1, 焓变(ΔH)为-23.5 kJ·mol^-1, 熵变(ΔS)分别为-9.86 J·K^-1·mol^-1和-9.87 J·K^-1·mol^-1, 吉布斯自由能变(ΔG)分别为20.61 kJ·mol^-1和20.49 kJ·mol^-1。     

氯化镧与丙氨酸配位反应的热化学研究

用新型的具有恒温环境的反应热量计 ,以溶解量热法分别测定了 2 5℃时 (LaCl·7H2 O 3Ala)和Al(Ala) 3 Cl3 ·3H2 O在 2mol·L-1HCl溶剂中的溶解焓。通过设计的热化学循环得到七水氯化镧与丙氨酸配位反应的反应焓ΔrHm=9 738kJ·mol-1,并计算出配合物La(Ala) 3 Cl3 ·3H2 O在 2 98 2K时的标准生成焓ΔfH0m=- 3713 8kJ·mol-1。     

DIBK协萃体系负载有机相反萃行为研究

以不同酸度的盐酸和硫酸为反萃剂从DIBK-TBP体系和DIBK-P204体系负载有机相中反萃锆、铪。结果表明,对DIBK-TBP体系负载有机相,先采用酸度为2.0mol/L的盐酸水溶液对锆进行反萃,单级反萃率达85%,得到富锆液,然后用酸度为8.0mol/L的硫酸水溶液对铪进行反萃,单级反萃率达90%,得到少锆的铪液;对DIBK-P204体系负载有机相,先采用酸度为3.0mol/L的硫酸水溶液对铪进行反萃,单级反萃率达90%,得到少锆的铪液,然后采用酸度为2.0mol/L的盐酸水溶液对锆进行反萃,单级反萃率达70%,得到少铪的锆液。采用盐酸和硫酸可顺利实现对DIBK体系负载有机相中锆、铪的反萃取。