合成钾离子吸附剂离子交换特性的研究

论文摘要

本文研究了合成分子筛稳定性,包括对酸碱的耐受性以及对热的耐受性。测定了离子交换柱条件下分子筛粒度以及海水流速对于钾离子吸附量的影响。考察了分子筛对于海水中K+离子的交换性能,以及吸附洗脱性能。分子筛对于海水中K+离子的吸附率高达80%,洗脱峰值109g/L,洗脱率92.3%。另外考察了钙镁两种离子对于分子筛吸附洗脱再生性能的影响。研究了合成分子筛对钾离子交换的热力学和动力学特性。其中,热力学部分包括:测定了分子筛对钾离子的全交换容量以及对海水钾离子的饱和吸附量;用静态法完成了不同温度下分子筛对于钾离子的平衡交换等温线;并由此入手绘制了kielland图,回归出Langmuir模型;依据热力学平衡原理,导出了粒状分子筛（NH4+）Na+-K+离子交换过程平衡常数表达式,并计算出该过程的焓、吉布斯自由能和熵变化。进一步验证了分子筛（NH4+）Na+-K+离子交换过程的自发性,且为放热反应,低温有利于钾离子的吸附。动力学部分包括:同时用中断接触法以及浅床技术两种方法验证了分子筛对于钾离子的交换控制机理为液膜扩散控制;用浅床技术测定了不同温度、浓度、溶液流速下的钠钾离子交换动力学曲线,并计算出离子交换的总传质系数。结果表明,总传质系数随温度的增加而增大,随溶液流速的的增加而增加,而浓度变化对总传质系数的影响并不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 序言
• 第一章 文献综述
• 1.1 沸石的结构与交换特性
• 1.1.1 斜发沸石的结构
• 1.1.2 斜发沸石的交换特性
• 1.1.3 斜发沸石的交换特性的应用
• 1.2 沸石分子筛的合成及应用
• 1.2.1 合成分子筛的发展状况
• 1.2.2 分子筛的合成方法
• 1.2.3 合成分子筛的类型
• 1.2.4 分子筛的性能及再生过程
• 1.2.5 分子筛的应用
• 1.3 基本概念及离子交换理论
• 1.3.1 基本概念
• 1.3.2 离子交换动力学传质理论
• 1.3.3 离子交换热力学理论
• 1.4 本课题研究的目的和意义
• 第二章 实验
• 2.1 实验原料和装置
• 2.1.1 实验原料及药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验装置图
• 2.2 实验分析检测方法
• +的测定方法-----四苯硼钠容量法'>2.2.1 K⁺的测定方法-----四苯硼钠容量法
• 2.2.2 铵离子的测定方法：甲醛法
• 2.2.3 钙、镁离子的测定方法──EDTA 容量法
• 2.2.4 氯含量的测定
• 2.3 实验研究内容
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 分子筛对钾离子全交换容量的测定方法
• +型）对海水中钾离子饱和吸附量的测定方法'>2.4.2 分子筛（Na⁺型）对海水中钾离子饱和吸附量的测定方法
• 2.4.3 分子筛改型
• 2.4.4 分子筛耐酸耐碱性的研究
• 2.4.5 温度对分子筛性能影响的研究
• 2.4.6 不同流速，不同粒度分子筛离子交换性能的的研究
• 2.4.7 分子筛吸附洗脱再生性能研究
• ²⁺，Ca²⁺ 对分子筛离子交换性能的影响研究'>2.4.8 Mg²⁺，Ca²⁺对分子筛离子交换性能的影响研究
• +（NH₄⁺）型分子筛热力学性质的研究'>2.4.9 Na⁺（NH₄⁺）型分子筛热力学性质的研究
• 2.4.10 中断接触法判断控制机理
• 2.4.11 离子交换动力学曲线的绘制
• 2.5 实验数据处理方法
• +溶液）交换容量的计算'>2.5.1 离子筛对海水（K⁺溶液）交换容量的计算
• +-K⁺交换平衡数据的计算'>2.5.2 Na⁺-K⁺交换平衡数据的计算
• 2.5.3 分子筛相转化率的计算
• 2.5.4 离子交换热力学函数的计算
• 2.5.5 总传质系数的计算
• 第三章 实验结果与讨论
• +全交换容量的测定'>3.1 分子筛K⁺全交换容量的测定
• +型分子筛对海水K⁺饱和吸附量的研究'>3.2 Na⁺型分子筛对海水K⁺饱和吸附量的研究
• 3.3 分子筛稳定性研究
• 3.3.1 分子筛耐酸耐碱性研究
• 3.3.2 分子筛耐热性研究
• +吸附性能的影响'>3.4 分子筛粒度与海水流速对K⁺吸附性能的影响
• +吸附性能的影响'>3.4.1 海水流速对分子筛K⁺吸附性能的影响
• +吸附的影响'>3.4.2 分子筛粒度对K⁺吸附的影响
• 3.5 分子筛吸附洗脱再生性能的研究
• 3.6 干扰离子对分子筛性能的影响
• 2+、M9²⁺对分子筛吸附性能的影响'>3.6.1 Ca²⁺、M9²⁺对分子筛吸附性能的影响
• 2+、M9²⁺对分子筛洗脱再生性能的影响'>3.6.2 Ca²⁺、M9²⁺对分子筛洗脱再生性能的影响
• 3.7 分子筛的热力学性质研究
• +-K⁺离子交换等温线'>3.7.1 Na⁺-K⁺离子交换等温线
• +-NH₄⁺离子交换等温线'>3.7.2 K⁺-NH₄⁺离子交换等温线
• +型分子筛Kielland图及NH₄⁺型分子筛Kielland图'>3.7.3 Na⁺型分子筛Kielland图及NH₄⁺型分子筛Kielland图
• 3.7.4 Langmuir 方程的回归
• 3.7.5 离子交换过程热力学函数的计算
• 3.8 分子筛的离子交换动力学研究
• 3.8.1 中断接触法判断控制机理
• 3.8.2 浅床技术判断控制机理
• 3.8.3 离子交换动力学曲线
• 3.9 总传质系数的计算
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果