陰離子交換樹脂分離溶液中V(V)與Cr(VI)的研究.pdf

1、釩、鉻亦是重要金屬元素。高鉻型釩渣鈉化焙燒熟料的浸出液含有高濃度的釩(V(V))與鉻(Cr(VI))。由于V(V)與Cr(VI)性質(zhì)相近，欲獲得高純度的釩制品與鉻制品，必須對(duì)溶液中V(V)與Cr(VI)進(jìn)行有效分離。但目前仍缺乏有效分離溶液中V(V)與Cr(VI)的方法。此外，該浸出液沉釩、沉鉻后的廢液仍含有V(V)與Cr(VI)，而 V(V)與 Cr(VI)具有高毒性、嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，分離與回收溶液中的 V(V)與 Cr(VI)具

2、有重要大的經(jīng)濟(jì)意義和環(huán)境保護(hù)意義。本論文以釩酸鈉、鉻酸鈉的混合溶液模擬高鉻型釩渣鈉化焙燒熟料的浸出液，采用De x-V大孔弱堿性陰離子交換樹脂分離溶液中V(V)與Cr(VI)，建立了相應(yīng)分離的方法并研究了相關(guān)分離機(jī)理。
　　本文采用的實(shí)驗(yàn)原理為：利用V(V)與Cr(VI)在氧化性方面的微弱差異，利用4％硫酸-乙醇混合溶液為選擇性還原劑，將吸附在陰離子交換樹脂表面的含Cr(VI)陰離子選擇性還原為 Cr(III)陽離子而離開樹脂表面

3、，從而與仍然吸附在樹脂表面的含V(V)陰離子分離。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：
　?、凫o態(tài)吸附-解吸V(V)、Cr(VI)
　　利用Dex-V陰離子交換樹脂靜態(tài)吸附了釩鉻混合溶液中V(V)、Cr(VI)，考察了pH值、接觸時(shí)間、溫度對(duì)釩、鉻吸附率的影響；探討了吸附過程的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在pH值為3時(shí)，Dex-V吸附V(V)、Cr(VI)的效率最高。吸附經(jīng)過40分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)，溫度保持在25

4、℃最佳。等溫吸附實(shí)驗(yàn)表明， Freundlich模型方程可以準(zhǔn)確反映Dex-V樹脂對(duì)V(V)、Cr(VI)的離子交換和吸附過程，并且吸附屬于均相化學(xué)離子交換過程。熱力學(xué)研究表明，De x-V樹脂對(duì)V( V)、Cr(VI)吸附是自發(fā)進(jìn)行的過程(△G<0)，同時(shí)伴隨著吸熱反應(yīng)(△H＞0)，并且也是熵值增加過程(△S＞0)。動(dòng)力學(xué)研究表明，Dex-V樹脂對(duì)V(V)、Cr(VI)的離子吸附交換符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，并且吸附過程屬于化學(xué)交換吸附；

5、Dex-V樹脂吸附V(V)、Cr(VI)的過程受液膜擴(kuò)散與顆粒擴(kuò)散協(xié)同控制。吸附飽和后的 Dex-V樹脂可以采用4%硫酸-乙醇解吸吸附在樹脂表面的Cr(VI)，其解吸率為96.70%；解吸后的樹脂可用氫氧化鈉溶液解吸V(V)。
　　②動(dòng)態(tài)吸附-解吸V(V)、Cr(VI)
　　利用離子交換柱研究了 Dex-V陰離子交換樹脂對(duì)含釩鉻混合溶液中釩、鉻的動(dòng)態(tài)吸附特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不同交換柱柱床高度下，隨著高度的升高，交換離子流出曲

6、線的穿透點(diǎn)會(huì)向右移動(dòng)，對(duì)應(yīng)的穿透體積也會(huì)增大。流出曲線可用貫穿函數(shù)模型擬合( R2=0.986)。動(dòng)態(tài)吸附過程的等溫吸附模型擬合結(jié)果表明，F(xiàn)reundlich模型能夠用來較好地描述Dex-V樹脂吸附V(V)、Cr(VI)的過程，其吸附過程屬于優(yōu)惠吸附。Dex-V樹脂洗脫曲線顯示，柱床高度為30 cm時(shí)Cr(VI)解吸率達(dá)最高值96.52%而V(V)解吸率約為5%，這表明該條件下Cr(VI)能被高選擇性、高效地解吸。
　　通過本論文