采用混合离子交换树脂提取钨酸根

本项目利用分光光度计和电感耦合等离子体-质谱联用仪(ICP-MS)测定钨酸根浓度,采用201x7、201x W和201x4阴离子交换树脂吸附钨矿提取液中的钨酸根离子,探究阴离子树脂混合比例对钨酸根离子的离子交换量,以及提取液中共存的杂质离子锡酸根、钼酸根对钨酸根吸附量和选择性的影响。结果表明:201x4树脂对钨酸根离子的吸附量最大,但选择性差;杂质离子对树脂吸附量和选择性影响较大。动态实验表明杂质离子可使钨酸根解吸附曲线后移,钨酸根吸附量减少。     

混合离子交换树脂除盐的性能研究

研究了强酸型离子交换树脂D072和强碱型离子交换树脂D201混合吸附杂离子的性能。D072和D201的质量比为1∶2,考察其30℃时的吸附特性,结果表明,混合树脂符合兰格缪尔吸附模型,等温吸附平衡方程为q=7.55c/(0.97+c) (R2=0.9971)。此外,考察了树脂固定床的操作性能。进料流速与初始进料浓度对树脂固定床的穿透曲线影响显著,当液相初始进料浓度为800 mg/L、进料速度为3 min/L时,穿透时间为83 min,该操作条件大幅提高了离子交换树脂的吸附效率。     

D201树脂吸附钒的静态性能及动力学研究

采用D201树脂对钒溶液进行了静态吸附性能和动力学研究,考察了钒浓度、pH值、温度等因素对静态吸附钒的影响,探讨吸附钒的动力学过程。结果表明,在温度303 K,pH为2.0,五氧化二钒浓度为12 g/L条件下,树脂的饱和吸附容量达306 mg/g;在钒溶液流速为0.02 mL/(min.g)条件下,动态吸附量为270 mg/g。吸附过程遵循Freundlish方程,吸附过程的控制步骤为粒扩散过程,反应级数为拟二级,表观吸附活化能为14.165 kJ/mol。     

D201树脂对四价和五价钒离子的吸附-解吸性能研究

针对钒资源浸出液存在的四价和五价钒离子回收问题,本论文采用D201树脂研究其对正钒酸钠钒(+5)、硫酸氧钒(+4)、草酸氧钒(+4)吸附和解吸性能。吸附试验结果表明,在pH值在3～10范围内,固液比为100的条件下,五价钒的吸附率达99%,钒呈现阴离子形态与D201发生阴离子交换;当溶液pH值大于2时,固液比为40时,草酸钒溶液的四价钒有97.5%被吸附,硫酸氧钒中的钒难以被吸附。硫酸水溶液中,D201无法吸附四价钒。解吸实验表明,采用2 mol/L盐酸解吸后,五价钒的解吸率为92%和四价钒的解吸率为99%。树脂上吸附的五价钒经过2%草酸还原处理后,采用2 mol/L盐酸解吸后解吸率达98%。该研究为离子交换法回收不同状态钒提供基础参考。     

LSC-500螯合树脂脱除钙离子的工艺研究

通过比较LSC-500、D152、D401、D418、001×7、001×14.5型6种离子交换树脂对钙离子的吸附效果,得出LSC-500螯合树脂对钙离子的吸附量最高,故选用LSC-500螯合树脂对富钾液中的钙离子进行静态吸附实验。实验结果表明：在25 ℃条件下,LSC-500树脂对钙离子的静态饱和吸附量为23.42 mg/g;实验得出的最佳吸附条件是反应时间为180 min、反应温度为65 ℃,在此条件下树脂对钙离子的脱除率达到92.86%。通过动力学实验,得出了树脂吸附钙离子的动力学曲线,并用液膜扩散模型和颗粒扩散模型对吸附动力学数据进行了拟合。动力学实验表明：温度升高有利于吸附过程的进行;液膜扩散是LSC-500树脂吸附钙离子的主要速控步骤。     

D401大孔树脂吸附锰铁混合液中Fe~(3+)的热力学和动力学研究

采用D401树脂对锰铁混合液进行静态吸附性能及热力学、动力学研究,考察了Fe3+浓度、pH值和温度等对静态吸附Fe3+的影响,探讨吸附Fe3+的动力学过程,并采用Langmuir和Freundlich吸附模型对D401树脂吸附Fe3+的静态等温曲线进行了拟合。结果表明,在pH=1.5,温度313 K,Fe3+的最大静态吸附量是115.7 mg/g;D401对Fe3+吸附遵循Langmuir方程;△H Fe3+>0,ΔG Fe3+<0,表明D401对Fe3+的吸附是自发吸热过程;D401树脂对Fe3+的吸附符合拟二级动力学方程,颗粒扩散过程是吸附的控速步骤。静态吸附实验表明,D401大孔树脂能有效的对锰铁混合液中铁锰离子进行分离。     

SQD201树脂对钒的吸附-解吸行为及机理

通过静态吸附-解吸实验研究了SQD201树脂吸附-解吸钒的交换平衡和动力学特性,考察了pH值、温度和溶液浓度对离子交换过程的影响. 结果表明,在298 K、pH=2.0、溶液浓度为0.040 mol/L条件下,SQD201树脂的静态饱和吸附量为573.80 mg/g;钒在SQD201树脂上的吸附是吸热过程,符合Langmuir等温吸附方程. 吸附和解吸过程主要受颗粒扩散控制,吸附过程的表观活化能为20.41 kJ/mol,解吸表观活化能为22.21 J/mol. 吸附机理分析表明,SQD201树脂主要吸附的钒阴离子为H2V10O284-,H2V10O284-与树脂的理论摩尔比为1:4.     

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。     

混合酸浸法回收废脱硝催化剂的研究

为提高废脱硝催化剂中钒的浸出率,将草酸和硫酸配制成混合酸,进行了废脱硝催化剂在混合酸下的钒浸出研究,考察了不同温度下混合酸的浓度配比对钒浸出率的影响。结果表明：以0.6 mol/L草酸+3 mol/L硫酸的混合酸作为浸出剂时,废脱硝催化剂中钒的浸出率达81.91%。在优选工艺下得到的浸出渣粉体的主要成分为锐钛矿型TiO₂,在富集TiO₂的同时浸出渣的比表面积提高18.3%,钛钨含量占比为91.8%,可作为制备催化剂的原材料循环使用。     

基于吸附-扩散机理研究钒离子透膜传质过程（Ⅱ）——钒离子透膜传质实验研究

吸附-扩散模型基于离子交换膜固定电荷理论,涉及离子选择性系数和透膜扩散通量,通过三种离子交换膜内VO2＋吸附平衡和透膜扩散实验,由吸附-扩散模型计算钒离子透膜扩散系数,揭示钒离子透膜传质过程。膜面FT-IR红外谱揭示基膜内不饱和键及RSO3-交换能力是影响膜稳定性和VO2＋膜内吸附量主要因素,膜面光滑、平整能有效地降低VO2＋吸附,抑制膜内水吸附和VO2＋透膜扩散。该模型能较真实揭示钒离子透膜传质过程,可快速有效的筛选电池隔膜,并指导高性能钒电池隔膜制备。     

D392树脂对灵芝多糖色素吸附行为研究

在不同温度,不同树脂用量下进行吸附动力学实验,结果表明,D392阴离子交换树脂对色素的吸附等温线符合Freundlich模型＞符合Langmuir模型,它对色素的吸附可能是多分子层的,表现为吸热的化学吸附过程.此外,静态吸附速率曲线符合Lagergern一级速率方程,吸附速率受颗粒内扩散和膜扩散的共同控制.     

D201树脂吸附SO42-的动力学、热力学特性及表征分析

将国产D201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂应用于废水中SO2-4吸附脱除,分析其吸附动力学和热力学特性,并通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜对吸附前后的树脂进行表征,对吸附机理进行了探讨。结果表明,吸附过程符合准二级动力学模型,理论平衡吸附量qe'=63.291 mg/g(实际qe=62.585 mg/g),过程控速步骤为液膜扩散,液膜扩散常数k=0.162 3,可通过加速搅拌或增大树脂的孔径来获得更快的反应速度;Langmuir吸附等温式拟合度更好,D201对SO2-4的吸附作用为单分子层吸附,且为优惠吸附,吸附过程为吸热过程;D201为非晶态物质,表面带有很大活性,存有很多的微细孔和大网孔,饱和吸附后孔道更加清晰,表面更加平整,且结构中出现磺酸基SO3H—特征峰,为SO2-4与D201树脂季铵基[—N(CH3)3OH]反应的结果。     

CO在成型催化剂上脱除NOx的反应动力学模型

采用实验和模拟相结合的方法研究了NO_x在固定床反应器中的吸附还原过程。选取商业常用的堇青石和TiO₂为主要的成型催化剂基体材料，以铜铁铈复合型金属氧化物为活性成分，制备了蜂窝成型催化剂，对蜂窝催化剂的吸附性能和脱硝还原活性进行测定。建立了固定床反应器中CO脱除NO_x的反应动力学模型，由于CO法脱硝反应的解耦分解，脱硝反应模型也由吸附模型和还原模型组成。吸附模型由固相和气相的微分质量平衡方程建立，还原模型由一组微分方程组成。通过固定床NO_x吸附曲线和不同温度下NO_x的转化率对模型中的关键参数进行了拟合，得到了CO在成型催化剂上脱除NO_x的反应动力学模型，该模型与实验数据吻合较好。在此基础上，模拟了其他条件下吸附过程的穿透曲线和还原反应的转化率。此模型能较好地揭示CO在蜂窝催化剂上还原NO_x的反应动力学，为CO法成型催化剂脱除NO_x的实验或者工程提供理论指导。     

D314树脂吸附钼离子的热力学和动力学

采用静态实验法研究D314树脂吸附钼离子的机理,在实验条件下分别用弗伦德利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)等温吸附模型分析了D314树脂对钼离子的吸附热力学过程。结果表明,Langmuir方程相关性较高,可拟合钼离子的吸附过程。ΔH>0表明离子交换过程为吸热过程,热力学函数ΔG<0表明D314树脂吸附钼离子过程能够自发进行,ΔS>0表明钼离子吸附是熵增过程。准二级动力学模型其相关系数R²在0.99以上能够很好拟合D314树脂吸附钼离子的过程,颗粒扩散为钼离子吸附过程的主要控速步骤。     

D301树脂吸附废水中草甘膦的研究

通过静态实验探究了吸附剂用量、氯离子浓度、磷酸盐浓度对D301树脂吸附废水中草甘膦的效果影响,同时研究了该吸附过程的动力学、等温线。结果表明,废水中草甘膦氯离子和磷酸盐浓度越高,D301树脂吸附效果越差,草甘膦去除率越低。该吸附过程符合Langmuir方程,为单层吸附,最大吸附量约为181.8 mg/g,符合二级动力学模型。动态实验结果表明,当D301树脂吸附草甘膦达到穿透体积时,草甘膦去除率为79.3%。     

D314树脂吸附钼离子的热力学和动力学

采用静态实验法研究D314树脂吸附钼离子的机理,在实验条件下分别用弗伦德利希(Freundlich)和朗格缪尔(Langmuir)等温吸附模型分析了D314树脂对钼离子的吸附热力学过程。结果表明,Langmuir方程相关性较高,可拟合钼离子的吸附过程。ΔH0表明离子交换过程为吸热过程,热力学函数ΔG0表明D314树脂吸附钼离子过程能够自发进行,ΔS0表明钼离子吸附是熵增过程。准二级动力学模型其相关系数R~2在0.99以上能够很好拟合D314树脂吸附钼离子的过程,颗粒扩散为钼离子吸附过程的主要控速步骤。     

树脂离子交换提取拜耳法流程中钒的动力学

采用201′7树脂对拜耳法生产Al2O3流程中种分母液沉钒后再浸出,对制得的Na2VO4溶液进行了静态吸附动力学研究,分析了吸附机理. 采用批式离子交换法,考察了树脂粒径、温度、搅拌速率、溶液浓度对离子交换过程的影响,并用动边界模型对树脂吸附钒的离子交换过程进行了描述. 结果表明,离子交换过程由颗粒内扩散控制,搅拌速率和反应温度对交换速率影响较小,吸附速率随Na2VO4溶液中钒初始浓度的增加而升高;交换过程的反应速率常数为10.052 cm4/(mol×s),反应级数n为0.5507,表观活化能为39.67 kJ/mol. 吸附机理分析结果表明,在动力学实验过程中201′7树脂主要吸附的钒阴离子为V10O286-.     

活性染料在D201大孔树脂上的脱色性能

研究了活性染料KN-B,K-2BP和KN-R在D201大孔树脂上的吸附特性.结果表明,3种染料的吸附脱色率均随初始pH值降低、温度升高、染料初始浓度降低、树脂用量增加及NaCl浓度提高而增加.在pH=7和温度298K条件下,3种染料在D201上的等温吸附规律均符合Freundlich和Langmuir模型,最大饱和吸附量分别为129.38,94.79和133.28mg/g,吸附为物理性自发吸附过程.动力学实验数据用准一级和准二级模型方程处理,准一级拟合比准二级拟合更接近实验值,相同条件下3种活性染料在D201上的吸附效果为KN-RKN-BK-2BP.     

2,4-二羟基苯甲酸在3种树脂上的吸附特性

通过静态和动态吸附实验, 研究了717(凝胶型,强碱)、D201(大孔型,强碱)和D301R(大孔型,弱碱)3种阴离子交换树脂对水溶液中2,4-二羟基苯甲酸的吸附特性. 结果表明,717和D201在pH 4~11时、D301R在pH 3~9时吸附能力最好. 在pH=5及温度293~313 K、初始浓度0.6488~6.488 mmol/L条件下,D301R, 717和D201对2,4-二羟基苯甲酸的等温吸附规律均符合Freundlich模型,最大平衡吸附量分别为2.98, 2.66和2.54 mmol/g(吸附未达饱和),均为物理性自发吸附的放热过程. 动力学实验数据用准一级模型方程拟合比准二级更接近实验值. 5%(w) NaCl+2%(w) NaOH脱附液100 mL均可有效洗脱3种树脂上吸附的2,4-二羟基苯甲酸,脱附率达99%. 相同条件下,D301R树脂对2,4-二羟基苯甲酸的吸附性能优于D201和717树脂.     

基于吸附-扩散机理研究钒离子透膜传质过程(I)——离子膜吸附-扩散模型

钒离子透膜传质是导致钒电池能量损失的关键因素之一,在分析钒离子透膜传质过程的基础上,根据离子交换膜固定电荷理论提出钒离子透膜传质的吸附-扩散模型.由膜内离子Donnan平衡,引入选择性系数研究膜内钒离子吸附过程;考虑膜面浓差电势影响,由Nernst-Planck方程描述膜内钒离子和氢离子交互传质过程,将钒离子透膜扩散过...