高硅铝比钾离子筛的合成及其对K+的交换性能

以NaA1O2、水玻璃为原料,KOH为碱源,利用水热法合成了高硅铝比钾离子筛.考察了硅铝比、碱度、模板剂、晶化温度和晶化时间对钾离子筛晶相结构、产率和交换容量的影响,通过X射线衍射、化学组成分析、扫描电镜、热重差热分析、Fourier红外光谱对样品进行了表征.结果表明:以四丁基溴化铵为模板剂,物质的量比为6.68K2O:19.3SiO2:1Al2O3:624H2O,120℃条件下合成12 h,获得的高硅铝比钾离子筛为钾型钙十字沸石,化学组成为Si21Al5.1K2.4Na2O55·8H2O;离子筛对纯钾溶液和海水中钾离子的交换量分别达123·22 mg/g和56.96 mg/g,对K+/Na+的选择性系数为95.46,可用于从海水中选择性分离钾盐.     

新型钾分子筛的表征及其对K+的交换性能

通过扫描电镜、化学组成分析、X射线衍射和热重差热分析对自制的新型分子筛进行了表征,并测定了分子筛对纯钾溶液和海水中K+的交换容量及对K+的选择性系数. 结果表明,新型分子筛由76.25%的Na6Al6Si10O32×12H2O和23.75%的K2Al2Si3O10×3H2O两种物质混合构成,其硅铝比(摩尔比)为5.22;分子筛在350℃以内是稳定的,温度过高,内部结构被破坏;分子筛对纯钾溶液和海水钾离子的交换容量分别为100.30和55.10 mg/g,对海水中K+的选择性系数达到74.41,与改性天然沸石相比,对海水中K+的交换容量提高2倍,选择性系数提高3倍. 说明新型分子筛对K+具有很高的选择性,可用于从海水及含钾卤水中高选择性分离钾盐.     

H8Nb22O59·8H2O离子筛制备及其对 钾离子高效分离特性研究*

使用硝酸溶液对高温固相合成的Rb8Nb22O59进行酸洗脱铷离子,制备了离子筛吸附剂H8Nb22O59·8H2O。借助X射线衍射（XRD）、热重分析（TG-DSC）、扫描电镜（SEM）,分别对Rb8Nb22O59和H8Nb22O59·8H2O进行表征。详细考察了吸附剂对钠离子、钾离子的交换性能,筛选出制备吸附剂前驱体Rb8Nb22O59的最优条件,即将五氧化二铌和碳酸铷混合后在1 200 ℃焙烧12 h。研究结果表明：在1 200 ℃焙烧12 h制备的前驱体Rb8Nb22O59与其酸洗后的离子筛H8Nb22O59·8H2O具有相似的结构,前驱体铷离子的酸洗洗脱率可达97%左右,而铌的溶损率极低,小于0.04%,具有很好的再生利用特性;在高浓度氯化钠溶液中（钠与钾物质的量比为500∶1）考察了H8Nb22O59·8H2O对钠离子和钾离子的吸附特性,在pH为2~8内,相对于钠离子,吸附剂H8Nb22O59·8H2O对钾离子具有较高的分配系数,分离因数高达43。焙烧时间6 h以上制备的前驱体Rb8Nb22O59,其酸洗后的离子筛H8Nb22O59·8H2O对钠离子和钾离子的分离因数基本不变。     

离子交换对硼硅酸盐平板玻璃表面组成及性能的影响

研究用低温离子交换法增强硼硅酸盐平板玻璃.以熔融KNO3作为离子交换源,分别加入少量KOH,KF和锑酸钾(K2H2Sb2O72H2O)添加剂,在玻璃转变温度以下对硼硅酸盐平板玻璃进行K -Na 离子交换处理.利用电子探针研究了离子交换前后玻璃的表面组成变化;测定了样品的显微硬度、抗折强度和透过率.研究了添加剂种类与玻璃抗折强度之间的关系.研究结果表明:经K -Na 离子交换处理后硼硅酸盐玻璃表面K 浓度增加,交换深度可达30μm.经K -Na 离子交换后硼硅酸盐平板玻璃的强度提高,其抗折强度约为交换前的3倍.     

聚四钛酸钾非均相阳离子交换膜的研制

用聚四氟乙烯（PTFE）乳液作粘结剂与聚四钛酸钾（TPTIK）离子交换剂混炼，滚压法制备了非均相阳离子交换膜，讨论了交换剂含量（We)与膜交换容量（C）的关系及粘结剂用量（Wc）对膜强度（P）的影响，以TPTIK30％，PTFE乳液（含固量＞45％）70％的组成，制备了交换容量1．10mg.N.g^-1(dry)的非均相阳离子交换膜。     

新型钕离子筛的制备及其性能研究

对钕有特殊选择性吸附的高效离子筛及其合成工艺、特征参数作一探讨.通过热力学重结晶过程,筛体上形成了大量与钕(Nd3+)离子半径相同或相近的吸附空穴,对钕具有离子记忆效应.材料化学性能稳定,符合离子筛的较大的比表面积和高交换容量的特征,在酸性介质中对钕离子有较高的交换容量,其静态吸附容量为12.4 mg/g,离子筛经5次交换淋洗循环,其交换容量、交换率、淋洗率都未降低,平均交换率与淋洗率都在92%以上,可长期使用,所开发的高效离子筛是吸附钕的功能无机离子交换材料.     

离子交换玻璃表面性质研究

针对离子交换增强玻璃稳定性问题,详细研究了由钾离子作为增强离子的玻璃表面性质.利用光学显微镜观察玻璃表面在加速风化条件下表面被侵蚀的情况,并用原子吸收光谱(AAS)研究玻璃在该加速风化条件下,表面K+偏析的情况.通过场发射扫描电子显微镜(FEGSEM)测试K+离子交换深度,用X射线光电子能谱(XPS)研究玻璃在离子交换前后表面元素含量的变化.研究表明,在加速风化条件下,离子交换增强玻璃表面较普通玻璃更容易受到侵蚀,K+离子向表面偏析明显.研究发现造成此种现象的原因是:在交换过程中,处于KNO3电解质中的玻璃表面吸附一层K+离子,形成Sterm紧密层,由于Stern层的距离只有几纳米,玻璃表面对K+的吸附力非常大,离开溶液后,表面层的活性大量K+离子依旧存在玻璃表面,致使离子交换玻璃表面稳定性降低.     

KCl+K_2B_4O_7+H_2O三元体系348K稳定相平衡研究

采用等温溶解平衡法对川西平落坝地下卤水三元子体系KCl+K2B4O7+H2O进行研究,测定该体系平衡液相的溶解度及物化性质(密度、折光率)。结果表明:该三元体系属简单共饱型,无复盐或固溶体形成;平衡相图中单变度曲线AE和BE对应的平衡固相分别为K2B4O7.4H2O和KCl。对比该体系298 K和348 K稳定相图:氯化钾、硼酸钾结晶形式相同;在348 K下氯化钾的结晶区明显增大而硼酸钾的结晶区明显减小;随温度的升高,氯化钾对硼酸钾的盐析作用增强。     

氧化回流法制备无机聚锑酸90Sr-90Y发生器

90Y是90Sr的衰变产物,是治疗肿瘤的理想核素之一.近年来,将90Sr-90Y母牛同位素发生器定期分离新长出来的90Y用于肝癌、骨癌、乳腺癌及卵巢癌等疾病的治疗是国际上的研究热点.本论文采用一种新型的氧化回流法合成了聚锑酸无机离子交换剂,采用该种材料对Sr2+-Y3+混合溶液的分离进行研究,并初步应用于真实的90Sr-90Y发生器的研究.实验结果表明:所制得离子交换剂对锶的吸附性能较好,在0.01 mol·L-1硝酸介质中对Sr2+-Y3+混合溶液中Sr2+的交换吸附容量达到0.79 mmol·g-1,对Y3+的交换吸附容量仅为0.01 mmol·g-1;聚锑酸在293 K时对Sr2+的交换吸附反应级数为1.28,在313 K时其交换吸附反应的级数为2.46,对Sr2+的吸附是化学交换和物理吸附共存的过程;聚锑酸在固定床交换反应中对稳定的Sr2+-Y3+混合溶液的最大分离系数可达1.3×107.     

锰氧化物锂离子筛的掺杂改性及吸附性能研究

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,采用高温固相法合成了锂锰氧化物前驱体,再经离子交换技术制备了锰氧化物锂离子筛并用于溶液中Li ⁺的吸附。考察了Al ³⁺和La ³⁺掺杂对锂离子筛结构、形貌和吸锂性能的影响。用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）对制备产物进行了表征。结果表明,产物为尖晶石型锰氧化物锂离子筛,呈片状形貌,分散性较均匀。Al ³⁺和La ³⁺掺杂后产物仍然保持尖晶石结构,形貌有所变化,分别呈现出不规则的立方体和纳米颗粒。吸附结果表明,掺杂后锰氧化物锂离子筛的吸附容量有所提高。     

无机锰吸附材料的制备及其锂离子的吸附性能

以氢氧化锂为原料,通过控制无机锰吸附材料合成反应条件制备了尖晶石型的LiMn2O4离子筛前驱体,经酸浸脱锂后获得对Li+具有特殊选择性吸附的尖晶石型离子筛。对无机锰吸附材料进行了XRD、SEM、BET表征,测定了离子筛对纯锂溶液和卤水中锂的吸附容量。结果表明,当离子筛制备体系的原料锂锰物质的比为0.5、800 ℃下反应15 h时,产品为近纯尖晶石型晶体,且具有较大比表面积。吸附实验表明,该离子筛在碱性含锂溶液中对Li+具有吸附性能,且吸附容量随着溶液pH和温度的升高而增大,在pH=13的纯锂溶液中最大吸附量可达32.251 mg/g,并在30 h达到吸附平衡。该吸附材料循环利用8次后,吸附量保持在18 mg/g以上,在西藏龙木错卤水中,对锂的吸附量达到11.273 mg/g。吸附过程符合伪二级动力学,表明吸附过程主要为化学吸附,且离子交换反应的控制步骤是颗粒扩散控制（PDC）。     

离子筛材料的合成及其对盐湖卤水中锂的选择性吸附

以γ-MnOOH和LiOH溶液为原料,水热法合成离子筛前驱体锂锰氧化物,经酸洗抽提出锂离子,得到离子筛材料,对产物γ-MnOOH, Li-MnO和H-MnO进行了XRD和SEM表征. 研究了离子筛材料对盐湖卤水中锂的吸附性能. 实验结果表明,离子筛材料对高镁锂比盐湖卤水中Li+的最大吸附量为37 mg/g,具有吸附容量大、选择性高的优点.     

Preparation and characterization of lithium λ-MnO2 ion-sieves

Lithium λ-MnO₂ ion-sieves were prepared from spinel LiMn₂O₄ via treatment with nitric acid. The LiMn₂O₄ was synthesized by a solid state reaction between LiOH·H₂O and MnO₂. The effects of the calcination time and temperature on the preparation of the LiMn₂O₄ precursor and the lithium ion-sieve were investigated. In addition, the Li⁺ extraction ratio, the Mn²⁺ dissolving ratio and the adsorption properties of the lithium ion-sieve were all measured. The lithium ion-sieve had a high exchange capacity and was selective for Li⁺. Specifically, at pH= 13, the ion exchange capacity of Li⁺ was 30.9 mg/g in 10 mmol/L LiCl solution and the lithium extraction ratio and manganese dissolving ratio were 95% and 25%, respectively.     

N-椰油酰基复合氨基酸钠的胶束化热力学特性的研究

用Wilhelmy法测定了实验室以废丝为原料制备的氨基酸型表面活性剂N-椰油酰基复合氨基酸钠溶液的平衡和动态表面张力,计算得出N-椰油酰基复合氨基酸钠溶液在30℃、35℃、40℃和45℃时的cmc值和其胶束形成的标准热力学函数ΔGθm、ΔHθm和ΔSθm,说明该胶束的形成是熵驱动过程。得到临界胶束浓度cmc与温度T的回归方程。胶束和反离子结合常数K0平均值为0.874 3。同时,研究了浓度及温度对扩散常数Da和Ea的影响及吸附过程模型。     

Preparation and evaluation of α-Al2O3 supported lithium ion sieve membranes for Li+ extraction

Spinel lithium manganese oxide ion-sieves have been considered the most promising adsorbents to extract Li⁺ from brines and sea water. Here, we report a lithium ion-sieve which was successfully loaded onto tubular α-Al₂O₃ ceramic substrates by dipping crystallization and post-calcination method. The lithium manganese oxide Li₄Mn₅O₁₂ was first synthesized onto tubular α-Al₂O₃ ceramic substrates as the ion-sieve precursor (i.e. L-AA), and the corresponding lithium ion-sieve (i.e. H-AA) was obtained after acid pickling. The chemical and morphological properties of the ion-sieve were confirmed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Both L-AA and H-AA showed characteristic peaks of α-Al₂O₃ and cubic phase Li₄Mn₅O₁₂, and the peaks representing cubic phase could still exist after pickling. The lithium manganese oxide Li₄Mn₅O₁₂ could be uniformly loaded not only on the surface of α-Al₂O₃ substrates but also inside the pores. Moreover, we found that the equilibrium adsorption capacity of H-AA was 22.9 mg·g^-1. After 12 h adsorption, the adsorption balance was reached. After 5 cycles of adsorption, the adsorption capacity of H-AA was 60.88% of the initial adsorption capacity. The process of H-AA adsorption for Li⁺ correlated with pseudo-second order kinetic model and Langmuir model. Adsorption thermodynamic parameters regarding enthalpy (ΔH), Gibbs free energy (ΔG) and entropy (ΔS) were calculated. For the dynamic adsorption- desorption process of H-AA, the H-AA exhibited excellent adsorption performance to Li⁺ with the Li⁺ dynamic adsorption capacity of 9.74 mg·g^-1 and the Mn²⁺ dissolution loss rate of 0.99%. After 3 dynamic adsorption-desorption cycles, 80% of the initial dynamic adsorption capacity was still kept.     

SORPTION BEHAVIOUR OF URANIUM AND THORIUM ON CRYPTOMELANE-TYPE HYDROUS MANGANESE DIOXIDE FROM AQUEOUS SOLUTION

Abstract

The kinetics of sorption of uranium and thorium from aqueous nitrate solutions on cryptomelane-type hydrous manganese dioxide (CRYMO) was studied. The exchange of uranium is particle diffusion controlled while that of thorium is chemical reaction at the exchange sites. Sorption of uranium and thorium by CRYMO has been also studied as a function of metal concentrations and temperature. The sorption of both cations is found to be an endothermic process and increases markedly with temperature between 30 and 60°C. The sorption results have been analysed by the langmuir adsorption isotherm over the entire range of uranium and thorium concentrations investigated.     

N8161 萃取铼(Ⅶ)的热力学

以萃取剂N8161、稀释剂正庚烷研究了萃取铼的热力学. 在N8161 (NH4)ReO4 n C7H16 HCl H2O体系中,在温度278.15~298.15 K和离子强度0.1~2.0 mol/kg范围内,以NH4Cl为支持电解质,在HCl体系中测定了萃取平衡水相中的ReO4 浓度和pH值. 计算了萃取反应的标准平衡常数K0,并得到经验公式logK0 23.0353 4330.282T 1 0.04831T, 同时计算了萃取反应的其它热力学量,指出焓和熵是该萃取过程的推动力.     

Lithium Isotope Fractionations on Inorganic Ion-Exchangers with Different Ion-Sieve Properties

Abstract

Lithium isotope fractionation properties were studied on five kinds of inorganic ion exchangers with different ion-sieve properties. The lithium isotope separation factors were determined batchwise in a LiOH or (LiCl + LiOH) solution at 25 or 20°C, respectively. The separation factor increased in the order birnessite-type manganese oxide ≤ hollandite-type manganese oxide ≤ spinel-type manganese oxides ≤ cubic antimonic acid in the LiOH solution. It was dependent on the pore radius (r _is) of the ion-sieve and was a maximum at r _is = 0.10 nm. The difference in the separation factor with r _is could be well explained by considering two factors; the difference in hydration circumstances of Li⁺ between the ion-exchanger and the solution phase, and the influence of Li⁺ stabilization in the solid phase.     

球形离子筛吸附剂的制备及其锂吸附性能评价

利用琼脂糖溶液的溶胶凝胶性质,通过锐孔凝固浴法,对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型,制备了粒径2～3 mm的球形颗粒,对球形颗粒进行交联后,用1 mol·L^-1的盐酸对球形颗粒进行酸洗脱锂,最终制得球形锂离子筛吸附剂。考察球形吸附剂制备和交联的影响因素,结果表明：5%的琼脂糖浓度和90 ℃的温度为最佳制备条件,2 ml·g^-1的交联剂用量和6 h的交联时间为最佳交联条件。对球形离子筛吸附剂进行静态评价实验,结果表明锂吸附容量为4.25 mmol·g^-1,吸附速率为1.77×10^-5 s^-1,成型后离子筛吸附量是离子筛粉末的75.6%,吸附速率较粉体（3.29×10^-4 s^-1）下降一个数量级。Li⁺平衡吸附容量随平衡pH值的升高而增加,在pH>12时吸附容量高达5.5 mmol·g^-1。共存离子选择性实验表明,交联球形离子筛吸附剂对Li⁺具有高选择性,成型后离子筛可以用于盐湖卤水或者海水提锂。