水熱改性天然斜發(fā)沸石吸附鈣、鎂、鈉和鉀離子特性的研究.pdf

1、論文中采用遼寧阜新天然斜發(fā)沸石，利用水熱方法對天然斜發(fā)沸石進行改性，并對改性沸石的物化性質(zhì)，化學組成，以及對鉀離子的吸附特性，特別是在鈣、鈉、鎂、鉀二元混合體系和多元混合體系下改性斜發(fā)沸石對鉀離子競爭吸附進行深入研究。并對沸石實際應用進行了初步研究，其研究結(jié)果為斜發(fā)沸石在海水和鹵水中提取鉀，以及鉀元素的分離在現(xiàn)實中的應用提供了一定的理論依據(jù)。 論文首先對天然沸石改性方法進行了比較系統(tǒng)的研究，通過對鋁化劑用量，反應的pH條件，反應

2、后的煅燒溫度，改性劑的化學組成等優(yōu)化了沸石的改性條件。并通過對改性沸石陽離子交換量的測定，獲得了對鉀離子具有較高選擇性和較大吸附量的改性斜發(fā)沸石(鉀離子的交換量為：1.912mmol/g，天然斜發(fā)沸石1.203mmol/g，其交換量提高了60％左右)。我們進一步發(fā)現(xiàn)了沸石的硅鋁比對沸石陽離子交換量的影響，結(jié)果表明，當沸石骨架結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化時，鉀離子地交換量隨著硅鋁比的降低而提高。當改性斜發(fā)沸石的硅鋁比在4.9的時候?qū)︹涬x子地交換量最大。

3、 在吸附試驗中測定了改性斜發(fā)沸石的等溫吸附曲線，并在競爭體系下測定了陽離子交換順序和競爭陽離子對沸石鉀離子吸附的影響，其中斜發(fā)沸石的離子交換次序為：K<'+>＞NH<,4><'+>＞Na<'2+>＞Ca<'2+>＞Mg<'2+>。并通過實驗，考察了陰離子，溶液pH值，接觸時間等條件對沸石陽離子交換的影響，發(fā)現(xiàn)接觸時間對天然沸石和改性沸石影響基本相同，都是140分鐘左右達到飽和；當溶液pH為6左右的時候，改性沸石陽離子交換量最大；

4、同時發(fā)現(xiàn)離子半徑較大的陰離子，如SO<,4><'2+>和HCO<,3><'->對沸石陽離子交換的影響小，而半徑相對較小的陰離子Cl<'->和Br<'->以及I<'->影響較大，同時有機分子苯酚對鉀離子的交換有強烈的抑制作用。 本文利用化學法測定了改性沸石的硅和鋁含量，用紅外光譜表征了沸石的硅鋁比的變化。X衍射則表征了沸石在改性過程中結(jié)構(gòu)的變化，通過衍射表征可以清楚看到水熱改性可以很好的保留了斜發(fā)沸石的結(jié)構(gòu)，而不被破壞。并進一步分

5、析了沸石水熱改性過程中沸石的補鋁機理和離子交換的機理。在離子交換過程中，這個過程很好的符合了二級反應動力學，其擬和常數(shù)超過了0.995，是一個典型二級反應，并通過Langmiur和Frurldlich方程對吸附過程進行擬合，其中Fmdlich等溫方程式更符合改性沸石的吸附行為，更能反映沸石的吸附規(guī)律。 在沸石改性的基礎(chǔ)上，嘗試了兩種膜制備的方法：第一種根據(jù)沸石的吸附選擇性，制備了沸石吸附膜；另一種根據(jù)電滲析膜的原理，制備了沸石電