新型钾离子筛法海水提取硫酸钾新工艺的研究

新型钾离子筛法海水提取硫酸钾新工艺的研究

论文摘要

首先研究了新型钾离子筛K+—NH4+离子交换平衡,测定出0℃、25℃、50℃和75℃时新型钾离子筛的K+-NH4+离子交换平衡数据,绘制出相应的离子交换等温线。结果表明:新型离子筛对钾离子的选择性高于对铵离子;随着温度升高,离子筛对NH4+的选择性增加;50℃时新型钾离子筛的离子交换性能最好。其次,在前人对海水提钾研究的成果基础之上,研究了新型合成离子筛法海水提取硫酸钾的新工艺,主要包括钾从海水中高效富集和硫酸钾从富钾液中节能分离等,以其为实现海水提取硫酸钾生产工业化提供新的工艺方法。钾富集主要包括海水中K+吸附和洗脱和离子筛再生三个阶段。结果表明:在洗脱阶段,洗脱剂中(NH4)2SO4浓度和洗脱温度越高,离子筛的洗脱效果越好;但采用过高或过低流速操作,都不利于洗脱效果,适宜的洗脱剂流速为80ml/min;在再生阶段,再生液的温度越高、流量越小,离子筛的再生效果越好。采用多种方法对富钾液进行分离。当用直接冷却法分离富钾液时钾离子沉淀率仅为15.90%;当向富钾液中分别加入甲醇、异丙醇及氨作为析晶剂时,所得结晶中K2SO4含量均在80%以下;采用氯化钾转化法可得到高纯度的产品,并通过正交实验考察了氯化钾加入量、水加入量、结晶温度对实验结果的影响,在优化的条件下,得到的K2SO4产品纯度达99.25%。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 序言
  • 第一章 文献综述
  • §1-1 基本概念
  • §1-2 斜发沸石的结构与交换特性
  • 1-2-1 简介
  • 1-2-2 沸石的晶体结构
  • 1-2-3 离子交换性质与晶体结构的关系
  • §1-3 钾离子筛的结构与交换特性
  • 1-3-1 离子筛的外形结构
  • 1-3-2 离子筛的化学组成
  • 1-3-3 离子筛的热分析结果
  • 1-3-4 离子筛的钾离子交换容量
  • +的选择性系数'>1-3-5 离子筛对海水中K+的选择性系数
  • §1-4 国内外海水提钾研究现状
  • 1-4-1 海水提钾富集方法
  • 1-4-2 海水提钾工业化中试现状
  • §1-5 现有硫酸钾生产工艺概述
  • 1-5-1 钾盐矿石制取硫酸钾
  • 1-5-2 氯化钾转化法
  • 1-5-3 海水卤水提取硫酸钾工艺
  • §1-6 萃取结晶理论研究进展
  • 1-6-1 萃取结晶理论进展
  • 1-6-2 结晶分离原理
  • 1-6-3 萃取结晶的应用
  • §1-7 本研究工作的意义
  • 第二章 实验研究
  • §2-1 工艺流程图
  • §2-2 实验原料与装置
  • 2-2-1 实验试剂
  • 2-2-2 实验仪器
  • 2-2-3 实验装置
  • §2-3 实验研究的内容及原理方法
  • +—NH4+交换平衡研究'>2-3-1 新型钾离子筛K—NH4+交换平衡研究
  • 2-3-2 新型离子筛海水提取硫酸钾工艺研究
  • §2-4 分析方法
  • +的测定方法'>2-4-1 K+的测定方法
  • 2-4-2 铵离子的测定方法
  • 2-4-3 硫酸根离子的测定
  • §2-5 实验数据处理
  • 2-5-1 钾型离子筛阳离子交换容量的计算
  • +-NH4+交换平衡数据的计算'>2-5-2 K+-NH4+交换平衡数据的计算
  • 2-5-3 Kielland 商(选择性校正系数)的计算
  • +—NH4+离子交换平衡研究'>第三章 新型钾离子筛 K—NH4+离子交换平衡研究
  • §3-1 离子筛阳离子全交换容量的测定
  • +-NH4+离子交换平衡时间的测定'>§3-2 K+-NH4+离子交换平衡时间的测定
  • +-NH4+离子交换等温线'>§3-3 K+-NH4+离子交换等温线
  • §3-4 Kielland 图
  • §3-5 小结
  • 第四章 新型钾离子筛法从海水中富钾工艺研究
  • §4-1 海水钾离子吸附实验
  • §4-2 工艺条件对离子筛洗脱效果的影响
  • 4-2-1 洗脱剂浓度对洗脱效果的影响
  • 4-2-2 洗脱剂温度对洗脱效果的影响
  • 4-2-3 洗脱剂通入流量对洗脱效果的影响
  • §4-3 工艺条件对离子筛再生效果的影响
  • 4-3-1 盐水温度对再生效果的影响
  • 4-3-2 盐水流量对再生效果的影响
  • §4-4 小结
  • 2SO4工艺的研究'>第五章 富钾液分离 K2SO4工艺的研究
  • §5-1 富钾液成分确定
  • §5-2 直接冷却法分离富钾液实验
  • §5-3 浓缩法分离富钾液实验
  • 3 萃取法分离富钾液实验'>§5-4 NH3萃取法分离富钾液实验
  • 5-4-1 通氨量对分离效果的影响
  • 5-4-2 加水量对分离效果的影响
  • 5-4-3 结晶温度对分离效果的影响
  • §5-5 用其它析晶剂进行富钾液分离实验研究
  • §5-6 氯化钾转化法
  • 5-6-1 正交实验设计
  • 5-6-2 结果与分析
  • 5-6-3 正交实验补充实验
  • §5-7 小结
  • 结论
  • 参考文献
  • +-NH4+交换平衡研究过程数据表'>附录 A K+-NH4+交换平衡研究过程数据表
  • 附录 B 海水成分组成表
  • 附录 C 农业用硫酸钾国家标准
  • 附录 D 钾富集原始数据表
  • 致谢
  • 攻读学位期间所取得的相关科研成果
  • 相关论文文献

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