离子交换法海水提钾工艺研究

海水中钾资源丰富,离子交换法海水富钾技术可将其进行高效的提取,对改善我国陆地钾矿资源不足的现状具有重要意义。文中对固定床海水提钾工艺进行了系统的研究,考察了原料中钾质量浓度、洗脱剂类型及质量浓度等条件对富钾效果的影响,结果表明:不同钾离子质量浓度条件下的都可实现钾的高效富集,钾提取率达50%;3种钠型洗脱剂中,硝酸钠洗脱效果最好,富钾液中钾离子峰值可达17 g/L;铵型洗脱剂效果明显优于钠型洗脱剂,富钾液中钾离子质量浓度可达70 g/L,但需增加盐水对沸石的再生操作。     

过硫酸盐高级氧化降解水体中有机污染物研究进展

基于硫酸根自由基（sulfate radical,SO₄ ^-·）氧化原理的活化过硫酸盐（persulfate,PS）氧化法是近年来高级氧化工艺（advanced oxidation process,AOP）的研究热点,以经济、高效、环境友好、安全稳定的优势在水处理、环境保护等领域开辟了新的思路。此前,学者们发现过硫酸盐高级氧化根据活化反应条件（如温度、光照、pH、过渡金属及催化剂等）的不同,会产生不同的自由基参与氧化反应,对降解结果也会产生不同程度的影响。本文根据相关自由基氧化机理,从产生硫酸根自由基的单一氧化、复杂活化体系硫酸根自由基与其他自由基复合氧化以及强化降解等方面,分析了近几年国内外学者对过硫酸盐降解典型有机污染物的研究及在催化剂开发方面所做的工作,指出了许多新颖的过硫酸盐活化手段及其降解效果与不足,并就未来的发展进行了展望,以期为过硫酸盐氧化法未来更好地发展和应用探索出路。     

微生物燃料电池处理偶氮含盐废水的产电性能和降解过程

偶氮含盐废水生化处理流程复杂、电耗高,且降解机理尚不明确。本研究基于酸性重铬酸钾法水热处理获取改性阳极,进而构建微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）对偶氮含盐废水进行处理。考察了不同二价阴离子对MFC产电性能和降解有机物效果的影响,并探究了MFC对直接红13的降解机理。结果表明,偶氮含盐废水中含有硫酸钠时的产电性能高于含有碳酸钠的情况,MFC最大功率密度为265.38mW/m²、最大电流密度为1.10A/m²;MFC处理偶氮含盐废水时,对直接红13的去除率低于无额外添加盐时的效果（71.13%）,对葡萄糖共基质的降解影响程度为：添加硫酸钠>添加碳酸钠>无额外添加盐。微生物群落和降解产物分析表明,MFC阳极生物膜通过变形菌门、拟杆菌门等微生物的协同作用实现了对直接红13的生物电化学降解,产电下降解产物以还原产物芳香胺为主。     

软钾镁矾在乙醇-水和甲醇-水混合溶剂中的结晶特性

采用湿渣法系统地测定了软钾镁矾在乙醇-水和甲醇-水混合溶剂中的相平衡数据,利用电导率法确定了其在水中的超溶解度及结晶介稳区,考察了温度、搅拌速率和降温速率对介稳区的影响. 结果表明,35℃下,软钾镁矾在两混合溶剂中的溶解度随其中乙醇和甲醇比例增大而减小,当乙醇:水或甲醇:水为1:1(j)时,软钾镁矾溶解度接近0,且相同配比的混合溶剂中,甲醇-水溶液中K2SO4的结晶区比乙醇-水溶液中大;在实验范围内,软钾镁矾的介稳区宽度随降温速率由15℃/h增至35℃/h而由0.40%增至1.48%(w,以软钾镁矾计,下同),随搅拌速率由250 r/min增至460 r/min而由1.54%降至1.04%,随温度由25℃升至35℃而由1.61%降至1.24%.     

天然斜发沸石的改性及其对海水中K~+吸附交换容量的研究

为提高天然斜发沸石对海水中K+的吸附交换容量,对天然沸石进行了电炉、微波和超声波加热物理改性以及微波化学改性研究。重点考察了不同微波功率和处理时间时盐改性以及不同微波化学改性条件下所得沸石对海水中K+的吸附交换容量,同时对不同改性沸石的晶体结构进行了XRD表征。结果表明,天然斜发沸石经微波盐改性后对海水中K+的吸附交换容量有所提高,并随微波处理功率的增加和时间的延长而增大;经微波化学改性后吸附交换容量显著提高,可达0.71mmol/g;各种改性方式未对沸石的结构构成破坏,所得改性沸石的晶体结构基本相似。     

沸石法苦卤提钾工艺研究

以改性斜发沸石为离子交换剂,采用离子交换技术,做了以氯化钠溶液为洗脱剂的苦卤提钾工艺研究。单柱实验表明,洗脱温度越高、洗脱剂浓度越大以及适当流速时有利于钾富集。吸附采用模拟移动床流程,进料顺序为“低段溶液-苦卤”,钾平均吸附率可达95%以上;洗脱采用固定床流程,进料顺序为“高段溶液-中段溶液-低段吸后溶液-25%（质量分数）NaCl溶液”,得到氯化钾平均质量浓度为35.39 g/L的富钾卤水,较苦卤钾浓度提高2.7倍。在钾富集同时,苦卤中的镁、硫酸根等杂质离子亦得到了有效去除,为实现苦卤高效节能提钾奠定了基础。     

化学沉淀法去除飞灰浸取液中重金属的研究

采用化学沉淀法去除垃圾焚烧飞灰浸取液中重金属,考察无机与有机重金属沉淀剂种类、加入量及无机与有机重金属沉淀剂联用对浸取液中Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)的去除效果。实验结果表明,在选用的无机沉淀剂碳酸钠、硫化钠中,硫化钠的去除效果较好,在硫化钠与重金属摩尔量比为1.5时,总去除率可达87.61%;在选用的有机重金属沉淀剂TMT-102、MT-103与RS-2568中,MT-103对重金属的去除效果最好,在添加量为300 mg·L~(-1)时,重金属总去除率可达97.93%。将无机沉淀剂与有机沉淀剂联用,按照沉淀剂与重金属摩尔量比为1.5加入硫化钠后,再按照添加量为30 mg·L~(-1)添加MT-103,最终溶液中重金属总去除率可高达98.59%,达到很好的去除效果。     

电氧化法地下卤水提溴探究及条件优化

通过设计包含三电极体系的电解槽,并严格控制工作电极电位,提出以电氧化的方法进行地下卤水中溴资源的选择性提取。对电氧化法地下卤水提溴的技术可行性、反应动力学模型、共存Cl^-和阳极液初始pH的影响以及最佳操作时间展开分析讨论。结果表明：电氧化法用于地下卤水提溴具备技术可行性,且反应遵循二级反应动力学模型。随共存Cl^-浓度的增加,Br^-的电氧化反应速率常数先增大后减小,Cl^-对反应可产生促进与抑制的双重作用：促进作用来源于随Cl^-浓度升高而增大的溶液总电导率,抑制作用来源于Cl^-与Br^-在石墨电极表面的竞争吸附;单位能耗随Cl^-浓度的增大而减小,电流效率相对不受影响。随阳极液初始pH的减小,Br^-的电氧化反应速率常数逐渐增大,电流效率与单位能耗相对不受影响。随电氧化操作时间的延长,Br₂提取率的增长速率逐渐降低,电流效率不断降低,单位能耗不断升高的同时其增长速率也不断增大;6~10 h为推荐的最佳的操作时间。     

氯化铵转化新工艺的机理及条件探究

针对目前纯碱产业氯化铵产能过剩的问题,提出一种氯化铵转化新思路。即以固体氯化铵和碳酸镁为原料,采用固相加热反应生成氯化镁、氨气、二氧化碳和水,其中氨气和二氧化碳可回收用于纯碱的生产。从热力学角度分析了固体氯化铵和碳酸镁的反应机理,探讨了反应温度、反应时间和配料比对氯化铵转化率的影响,进行了正交实验并确定了最优反应工艺条件,对反应产物进行了X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）表征。最佳反应条件：碳酸镁与氯化铵物质的量比为1.8∶2.0,反应温度为523 K,反应时间为120 min。在该反应条件下氯化铵转化率可达94.40%,氯化镁纯度可达工业标准。     

填充沸石的大型离子交换柱内流场模拟

针对沸石法海水富钾工程化放大中的关键问题,采用Fluent中多孔介质模型对填充沸石的大型离子交换柱内流场进行了模拟研究。主要考察了沸石的孔隙率和颗粒直径、海水进口速度、沸石柱长径比以及柱内形成的沸石层凹坑等条件对离子交换柱内流体流动的影响,结果发现：孔隙率和颗粒直径直接关系到沸石层内流体的速度分布,海水进口速度、沸石柱长径比等条件对沸石层内的流体流动并无显著影响;而在孔隙率和颗粒直径确定的条件下,由于海水冲击形成的凹坑对沸石层内流体影响较大,会在凹坑两侧形成滞留区,进而影响沸石对海水中钾的吸附。根据模拟结果优化了填充材料、设备结构以及工艺等参数,为沸石法海水富钾关键装备进一步扩大规模提供了理论支撑。