高铝粉煤灰碱法提铝过程镓的吸附研究

我国内蒙古中西部以及山西北部地区的高铝粉煤灰中氧化铝含量高达50%以上,伴生的镓含量可达60 mg/kg,是重要的含铝、镓二次资源。为进一步提升高铝粉煤灰资源化利用附加值,实现粉煤灰提铝过程低浓度含镓溶液的高效提取,本文基于高铝粉煤灰预脱硅拜耳-亚熔盐联合法提铝工艺中的含镓碱液体系,研究了含镓模型溶液中镓离子的静态吸附规律,系统考察了不同吸附时间、吸附温度、镓初始浓度以及碱浓度对螯合树脂吸附镓离子的影响,完成了吸附动力学与吸附等温线的考察,并采用吸附柱进行了低浓度含镓碱液动态吸附及淋洗试验验证。静态吸附试验结果表明:采用LSC-600型螯合吸附树脂可实现低浓度含镓碱液中镓离子的高效吸附,树脂的平衡吸附容量随静态吸附时间增大而增大,吸附24 h后树脂吸附容量达到平衡;镓离子初始浓度低于400 mg/L,树脂的平衡吸附容量受吸附温度影响较小,在镓离子浓度高于400 mg/L体系中,树脂的平衡吸附容量随吸附温度升高而降低,其中吸附温度为50℃时树脂对镓离子的平衡吸附容量最大;随含镓碱液碱浓度增加,螯合树脂对镓离子的吸附容量先增大后减小,螯合树脂对镓离子的平衡吸附容量随镓离子初始浓度增大而增大,镓离子初始浓度高于1 200 mg/L时树脂吸附容量达到饱和,吸附温度为50℃,镓离子初始浓度为1 200 mg/L,碱浓度为5 mol/L时树脂的最大吸附容量为36 mg/g。动力学拟合结果表明:碱体系树脂对镓离子的吸附动力学过程符合准二级动力学方程,属于化学吸附过程;吸附等温线拟合结果表明,LSC-600型螯合树脂对镓离子的吸附满足Langmuir等温方程,说明镓离子的螯合吸附过程为单层吸附。树脂的动态吸附和淋洗结果表明,液体流速越大,树脂达到吸附平衡时的穿透床层数越小,树脂对镓离子的吸附容量和吸附率均较低,镓离子初始浓度50 mg/L,吸附温度为50℃,吸附流速为2. 5 BV/h时,树脂对低浓度含镓碱液吸附效果最优,最大吸附容量为3. 13 mg/g,淋洗过程淋洗液镓离子浓度随着床层数增加先增大后降低,淋洗流出液达到0. 7 BV时镓浓度最高为1 936mg/L,高浓度段(0. 3～1. 5 BV)溶液中镓离子浓度为1 248 mg/L,富集倍数达25倍。     

AB-8大孔树脂对1,2-环己二醇动态吸附性能研究

针对双氧水氧化环己烯合成环氧环己烷的反应体系,采用大孔树脂动态吸附分离反应液水相中的1,2-环己二醇。结果表明,在自行设计吸附柱的基础上,AB-8大孔树脂吸附分离反应液水相中1,2-环己二醇的较佳条件为：上样流速1.0 mL/min,床层高度4.0 cm,常温;通过固定床吸附数学模型得到的速率常数、相关系数、吸附量和动力学参数, 能较好地描述AB-8大孔树脂固定床吸附1,2-环己二醇的吸附动力学。以乙酸乙酯为脱附剂进行脱附较佳条件为：洗脱流速1.0 mL/min,常温;AB-8大孔树脂经5次循环使用后其吸附率和脱附率仍在80％以上。     

AB-8大孔树脂对1,2-环己二醇动态吸附性能

针对双氧水氧化环己烯合成环氧环己烷的反应体系,采用大孔树脂动态吸附分离反应液水相中的1,2-环己二醇。结果表明,在自行设计吸附柱的基础上,AB-8大孔树脂吸附分离反应液水相中1,2-环己二醇的较佳条件为:上样流速1.0 mL/min,床层高度4.0 cm,常温;通过固定床吸附数学模型得到的速率常数、相关系数、吸附量和动力学参数,能较好地描述AB-8大孔树脂固定床吸附1,2-环己二醇的吸附动力学。以乙酸乙酯为脱附剂进行脱附的较佳条件为:洗脱流速1.0 mL/min,常温;AB-8大孔树脂经5次循环使用后其吸附率和脱附率仍在80%以上。     

D301树脂动态吸附溴离子过程探究及模型拟合

研究了用D301树脂吸附岩盐矿提钾母液中溴离子的可能性，考察了吸附柱动态吸附过程中原料液溴离子初始浓度、床层高度及进料流速等因素的影响。结果表明，增加原料液溴离子初始浓度或降低进料流速能提高树脂单位饱和吸附量。当原料液溴离子初始浓度从1000 mg/L升至4000 mg/L时，树脂单位饱和吸附量从1.8 mg/L增至6.4 mg/mL。增加床层高度或降低进料流速会延长动态吸附突破时间及饱和时间，而原料液溴离子初始浓度对其没有影响。应用了Bed Depth Service Time(BDST), Thomas, Yoon-Nelson, Wolborska及Modified dose response(MDR)等五种吸附模型对动态吸附过程进行拟合，其中MDR模型的拟合效果最佳。D301树脂可用于从含有高浓度氯离子的提钾母液中提取溴离子。     

铜离子在印迹壳聚糖/Al2O3上的吸附-脱附特性

采用表面接枝和表面印迹技术,以正硅酸乙酯改性后的Al2O3粉末为载体、壳聚糖为功能单体,制备了Cu2+印迹复合材料(IIP/Al2O3),用于选择性分离Cu2+. 研究了IIP/Al2O3对Cu2+的动态吸附,利用Thomas, Yoon-Nelson和Wolborska模型分析IIP/Al2O3吸附Cu2+过程,考察了动态条件下Cu2+的最佳洗脱条件. 结果表明,当Cu2+浓度100 mg/L、柱高37.25 mm、流速1.0 mL/min和pH=5时,IIP/Al2O3的穿透吸附容量和动态吸附容量分别为4.03和15.68 mg/g,Cu2+去除率为45.55%;Thomas和Yoon-Nelson模型能很好地拟合IIP/Al2O3对Cu2+的吸附;在柱高37.25 mm、洗脱液流速1.0 mL/min的条件下,15 mL 0.6 mol/L盐酸溶液对Cu2+的脱附率高达99.54%,脱附作用时间短,Cu2+易回收.     

弱酸性交换树脂处理含铅废水动态吸附行为研究

采用110弱酸性树脂对废铅酸蓄电池在回收过程中产生的破碎分选废水(浊环水)进行了脱铅深度处理。通过柱动态试验,考察了树脂形态、温度、流速等因素对吸附及脱附的影响。结果表明,优化的吸附条件为:树脂Na型、流速20 BV/h、温度30℃,吸附过程符合Yoon-Nelson模型,流出液前2000BV Pb2+的质量浓度小于1mg/L,树脂饱和吸附量为592.6mg/g;优化的脱附条件:脱附剂HNO3(浓度1.5mol/L)、流速10BV/h、温度20～30℃,脱附液中Pb2+的质量浓度达45.72g/L。     

咖啡因动态吸附研究

将XDA-200型大孔吸附树脂应用于咖啡因的动态吸附研究,考察了动态吸附和脱附的影响因素;并结合相关模型,对总传质系数、传质区长度、理论塔板数、理论塔板高度等吸附柱特性参数进行计算。确定吸附柱床层最佳高度为20cm、咖啡因溶液最佳进料速度为2mL·min~(-1)、咖啡因溶液最佳初始浓度为10mg·mL~(-1);以80%乙醇70℃下洗脱动态吸附完成后的吸附柱,在洗脱速度为4BV·h~(-1)时,咖啡因脱附率可达92.10%。     

离子交换树脂吸附古龙酸的工艺

应用自行合成的阴离子树脂D02直接吸附发酵液中的2-酮基-L-古龙酸,并研究了其吸附的静态与动态过程.利用Langmuir和Freundlich吸附等温线方程对吸附等温线数据进行拟合,发现2种模型相关性都很好.测定了不同流速、温度、浓度以及pH条件下古龙酸在合成树脂柱中的穿透曲线,当上柱液pH为1.5、质量浓度为10 g/L、吸附温度为309 K、流速为0.35 mL/min时,每g湿树脂的动态附容量为133 mg.同时测定了不同洗脱剂、洗脱流速条件下的洗脱曲线.每g湿树脂的动态吸附容量达到了133 mg,当温度为283 K、洗脱剂为10%H2SO4-CH3OH、流速为0.2 mL/min时,洗脱收率可达65.3%.     

废菌渣活性炭对Cr(Ⅵ)动态吸附及再生性能的研究

以废菌渣活性炭(MRAC)为吸附剂,对水中Cr(Ⅵ)进行了连续流固定床的动态吸附研究,考察了床层高度、进水流速和进水Cr(Ⅵ)浓度对MRAC去除水中Cr(VI)动态吸附曲线的影响。采用Adams-Bohart和Thomas模型对穿透曲线进行动力学分析,并计算相关参数。研究了HCl、NaOH和NaCl解吸剂对吸附后的MRAC的脱附再生性能。结果表明,穿透时间随着进水浓度和流速增加而提前,随着床层高度增加而延长。Thomas模型能很好地描述MRAC固定床吸附柱对水中Cr(Ⅵ)的动态吸附行为。饱和后的MRAC床层在HCl解吸条件下的再生效果最好,能够很好地恢复MRAC吸附性能。     

离子交换树脂法吸附醋酸工艺

采用离子交换树脂法吸附醋酸溶液,并对该过程进行系统的研究. 通过树脂选型确定大孔弱碱性阴离子交换树脂D311,其对醋酸吸附容量较大,且膨胀收缩率较小. 用D311树脂对醋酸含量为1.5%(w)的醋酸溶液进行了吸附和脱附工艺优化研究,考察了体系温度、进料流量等对吸附和脱附过程的影响,在优化条件为温度30.0℃、进料流量4.0 mL/min时,吸附率达93.97%;温度50.0℃、洗脱剂3.98 mol/L NaOH、流量1.0 mL/min时,脱附率达100%. 树脂再生循环结果表明,D311重现性及机械强度较好.     

固定床动力学模型在离子交换过程中的应用

为了掌握所选的Thomas模型,Yoon-Nelson模型和Adams-Bohart模型在固定床米格列醇离子交换过程中的应用情况,实验借助对不同质量浓度的米格列醇溶液在定量树脂和固定流速下研究其在固定床中离子交换过程,并通过对透过曲线实验数据分析来验证相关固定床动力学模型在此过程中的有效性。结果表明:固定床上样液质量浓度增大,达到平衡饱和点的时间将缩短,传质区长度增大,吸附率变小,上样液质量浓度在8 mg/mL时吸附量达到最大;用动力学模型拟合透过曲线的过程参数,结果表明Thomas模型和Yoon-Nelson模型具有较好的相关系数,Thomas模型的速率常数和最大吸附量值随着上样液质量浓度的降低而增大,Yoon-Nelson模型的速率常数随着上样液质量浓度的降低而减小,且在Yoon-Nelson模型中计算得到的透过曲线中出口质量浓度与上样质量浓度比值为1/2时所对应的计算值和实验值相差很小,Thomas模型和Yoon-Nelson模型可用于该过程的离子交换性研究。     

Adsorption of Carbamazepine in Fixed Bed Columns: Experimental and Modeling Studies

The adsorption of carbamazepine was evaluated on activated carbon in fixed bed columns. The effect of various parameters on breakthrough curves like carbamazepine initial concentrations (1.2, 1.6, and 2.5 mg/L), bed depths (0.4, 0.6, and 0.8 cm) and volumetric flow rates (1.0, 2.0, and 3.0 mL/min) was investigated. The breakthrough time increased with increase of bed depth, and decreased with increase of initial concentration and volumetric flow rate. In order to predict the theoretical breakthrough curves and to determine model parameters, BDST, Thomas, Yoon-Nelson and Clark models were applied to the experimental adsorption processes under the operational conditions described above. The Thomas and Yoon-Nelson models were in good agreement with the experimental data.     

对二甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学

研究了对二甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学。考察了初始浓度、气体流量、床层长度等因素对吸附透过曲线的影响。同时,采用Yoon—Nelson模型对吸附透过曲线进行线性回归分析。实验结果表明,随着初始浓度的增大,透过时间缩短,吸附量增大：气体流最对透过曲线的形状影响不大：床层长度基本不影响透过曲线;Yoon-Nelson模型可以较好的模拟固定床吸附过程。     

石墨烯基铁氧化物对水体中草甘膦的动态吸附性能及模型

采用热沉积法制备出石墨烯/四氧化三铁（RGO-Fe₃O₄）复合材料,针对草甘膦（GLY）污染水体,开展该吸附材料对GLY的动态柱实验,通过考察污染物浓度、pH、流速、柱高等因素对穿透过程的影响,研究复合材料对GLY的动态吸附性能,并结合扫描电子显微镜（SEM-EDS）、X射线光电子能谱仪（XPS）、全自动比表面和孔隙分析仪（BET）等表征手段和Thomas、Yoon-Nelson和Yan等吸附模型分析吸附机理。实验结果表明：随着柱高增加,穿透时间延长,吸附柱对GLY的吸附总量增大;随着GLY初始浓度的升高,穿透时间缩短,吸附柱对GLY的吸附总量增大;随着流速和pH的升高,穿透时间缩短,吸附柱对GLY的吸附总量减小。此外,Thomas、Yoon-Nelson和Yan模型拟合得到的R²均大于0.9,且理论单位吸附量均与实际值相差不大,即3种模型均可较好地描述石墨烯复合材料对GLY的动态吸附过程。本实验的研究对石墨烯材料的推广应用及实际GLY污染水体的修复具有重要意义。     

离子交换分离L-缬氨酸的传质动力学及动态穿透特征

为了探讨离子交换分离L-缬氨酸的传质动力学及动态穿透特征,讨论了不同类型树脂的分离效能,研究了传质动力学及控制步骤,分析了固定床动态传质行为。结果表明,苯乙烯型强酸阳离子交换树脂有较佳的分离效能,吸附容量是其他树脂的5~8倍、选择性α为1.3~1.8;中性(或弱酸性)时,L-缬氨酸呈两性离子形态,有利于离子交换吸附。苯乙烯型强酸阳离子交换树脂001×7吸附分离L-缬氨酸,符合准二级动力学模型,初期受颗粒内与液膜两扩散共同控制,中后期受多个因素影响。Thomas和Yoon-Nelson模型适合描述L-缬氨酸和L-亮氨酸的动态穿透行为;流速增加,平衡吸附容量qe、体积吸附量N0和操作时间τ递减;料液浓度增加,平衡吸附容量qe和体积吸附量N0增加,但操作时间τ减少;床层高度的影响与料液浓度的影响呈相反趋势,高径比宜在5以下。     

离子交换法脱除磷酸中锰离子的动态吸附研究

近年来离子交换技术在湿法磷酸净化领域得到了广泛的发展与应用。采用Sinco-430型阳离子交换树脂脱除磷酸中的锰离子,考察了流量、磷酸溶液初始锰浓度、温度对吸附效果的影响。结果表明：增大进液流量、提高溶液初始锰浓度以及升高温度均有利于缩短树脂饱和时间,但进液流量的增大会降低树脂的吸附率,而温度的升高则会降低树脂的饱和吸附量。在进液流量为4.0 mL/min、溶液初始锰质量浓度为10.22 mg/mL、体系温度为35 ℃的条件下,树脂对锰离子的饱和吸附量为64.76 mg/g、吸附效率为63.55%。采用Thomas,Yoon-Nelson和Yan 3种吸附模型对动态吸附过程数据进行拟合,发现Yan模型的拟合效果最佳,而且由其计算得出的饱和吸附量与实验测定值的相对偏差在6.93%~10.91%。     

大孔树脂对盘龙参多酚的吸附工艺优化

用D101大孔树脂对盘龙参多酚进行单因素吸附实验,考察了树脂的吸附特性。采用响应面法探讨了pH值,料液浓度(mg/mL)和上样速率(mL/min)等因素对多酚的动态吸附行为,得出了动态吸附数学模型。实验结果表明,在pH 4.84,料液浓度1.84 mg/mL,上样速率1.53 mL/min条件下进行吸附,最大动态吸附量理论值为33.61 mg/g,重复实验测定值为(32.87±0.60 mg/g),预测值与实验值无显著差异,吸附工艺准确可靠。     

大孔吸附树脂HZ816对红霉素的固定床吸附过程研究

在上柱质量浓度为2.31—6.56 mg/mL、流量为14.33—42.80 mL/h的范围内研究了固定床吸附柱中大孔吸附树脂HZ816对红霉素的动态吸附过程,考察了原料液质量浓度和进口流量等操作参数对穿透曲线的影响。并采用基于液膜及孔内扩散模型的动力学模型,同时考虑吸附树脂颗粒内外扩散阻力及轴向扩散的影响,研究了固定床上红霉素在大孔吸附树脂中的吸附动力学,并从穿透曲线回归得到液膜传质系数孔内扩散系数。结果表明,在实验范围内,该模型能较好地描述红霉素在HZ816树脂上的吸附过程,由模型拟合得到的液膜传质系数随着原料液质量浓度减小而增大,随着流量升高而增大;孔内扩散系数随着原料液质量浓度增大而减小,随着流量升高而减小。为采用大孔吸附树脂HZ816吸附技术分离纯化红霉素工艺提供了实验和理论基础。