凹凸棒土对海水中主要离子交换能力的研究

论文摘要

凹凸棒土是一种链层状镁铝硅酸盐粘土矿物,早在19世纪就已经发现。目前广泛被应用于钻井泥浆、石化、建材、化工、造纸、医药、农业、食品、环保等各个领域。我国自二十世纪80年代在苏皖发现大量优质凹凸棒石粘土矿藏以来,开展了对凹凸棒土不同程度的研究。但是对于该矿物离子交换能力的研究仍较少,改性方法也多局限于酸、碱及有机改性。钾盐作为基础化学资源,在农业生产中具有很重要的地位。我国是钾资源不足的国家,至今尚未发现大储量的可溶性钾矿。为了弥补不足,国家每年需花费数亿美元进口钾肥,但仍不能从根本上解决我国普遍缺钾的问题。含钾的的天然资源中,海水中所含钾的储量远远超过钾盐矿物储量。除钾盐外,海水中还富含海盐、溴素、镁盐等化学资源以及稀有元素和核能物质。如果能从海水中提取出这些化学物质,对我国工业和经济发展具有重要的价值和战略意义。如何能更有效的提取海水中有用元素是一个关系到我国经济发展的重要问题。本文从凹凸棒土离子交换能力出发,使用不同的改性溶液:硫酸、氢氧化钠、氯化铵和碳酸铵,考察改性凹凸棒土对海水中基本元素钾、钙、镁离子的离子交换吸附能力,取得了较好的试验结果。实验结果表明铵溶液改性的凹凸棒土对钾离子有很好的离子交换能力,为铵改性凹凸棒土应用于海水中提取钾盐提供了可靠的理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 凹凸棒土的基本特征
• 1.1.1 资源分布情况
• 1.1.2 晶体结构和化学成分
• 1.1.3 显微结构及孔道特征
• 1.1.4 矿物组成
• 1.1.5 物理性质
• 1.1.6 化学特性
• 1.1.7 热学性质
• 1.1.8 可塑性
• 1.1.9 流变性
• 1.1.10 离子交换能力及吸附性能
• 1.1.11 催化性
• 1.1.12 安全性评价
• 1.2 凹凸棒土的类型、成因及共生矿物
• 1.2.1 凹凸棒土的类型和分布
• 1.2.2 凹凸棒土的成因
• 1.3 凹凸棒土加工工艺
• 1.3.1 提纯工艺
• 1.3.2 脱水、干燥和焙烧工艺
• 1.3.3 碾泥挤压工艺
• 1.3.4 无机改性工艺
• 1.3.5 有机改性工艺
• 1.3.6 柱撑
• 1.4 凹凸棒土的应用
• 1.4.1 凹凸棒土的开发应用现状
• 1.4.2 凹凸棒土的用途
• 1.4.3 我国凹凸棒土开发利用中存在的主要问题
• 1.4.4 凹凸棒土应用的发展趋势
• 1.5 凹凸棒土研究中存在的问题
• 1.6 海水化学资源利用现状
• 1.6.1 海盐
• 1.6.2 海水提钾
• 1.6.3 海水提镁
• 1.6.4 海水提溴、碘
• 1.6.5 海水提铀及重水
• 1.7 研究目的、内容及意义
• 1.7.1 研究目的及内容
• 1.7.2 研究意义
• 2 理论基础
• 2.1 离子交换原理
• 2.1.1 离子交换速度
• 2.1.2 离子交换平衡及选择性
• 2.2 凹凸棒土无机改性活化机理
• 2.2.1 凹凸棒土热处理机理
• 2.2.2 凹凸棒土酸活化机理
• 2.2.3 凹凸棒土碱活化机理
• 2.2.4 凹凸棒土盐活化机理
• 3 实验设计
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验药剂
• 3.3 实验仪器
• 3.4 实验方法及步骤
• 3.4.1 凹凸棒土预处理方法
• 3.4.2 凹凸棒土改性方法
• 3.4.3 改性凹凸棒土对海水中主要元素离子交换作用考察
• 4 结果与讨论
• 4.1 凹凸棒土对钾、钙、镁离子的离子交换作用
• 4.1.1 改性凹凸棒土对钾离子的离子交换能力研究
• 4.1.2 不同改性凹凸棒土对钙离子的离子交换能力研究
• 4.1.3 不同改性凹凸棒土对镁离子的离子交换能力研究
• 4.1.4 改性凹凸棒土对溶液中钾、钙、镁三种离子交换顺序的测定
• 4.1.5 小结
• 4.2 碳按改性凹凸棒土对钾离子离子交换作用的研究
• 4.2.1 凹凸棒土颗粒大小对钾离子交换量的影响
• 4.2.2 固液比对钾离子交换量的影响
• 4.2.3 交换时间和钾离子浓度对凹凸棒土钾离子交换量的影响
• 4.2.4 小结
• 4.3 海水环境中碳铵改性凹凸棒土对钾离子离子交换作用
• 4.4 凹凸棒土铵溶液改性机理探讨
• 5 结论
• 6 展望
• 7 参考文献
• 8 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 9 致谢
• 附录一 离子分析方法
• 附录二 可交换阳离子的测定