有机酸对磷矿粉的活化及其对溶液中铜的去除

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1、华中农业大学博士学位论文有机酸对磷矿粉的活化及其对溶液中铜的去除姓名：刘永红申请学位级别：博士专业：土壤学指导教师：胡红青201206有机酸对磷矿粉的活化及其对溶液中铜的去除摘要本研究选取产自湖北的3种中低品位磷矿，采用几种低分子量有机酸(Lowmolecularweightorganicacids，简称LMWOAs)和无机酸(盐酸、硫酸)进行磷矿活化试验，比较了不同酸的活化效果，探讨了有机酸的浓度、活化时间、活化温度、溶液pH、酸根、液固比、磷矿粉粒径大小等因素对磷释放的影响，以及磷矿粉释磷过程中Ca2+、M92+释放特

2、点，并利用傅立叶转换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X．射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜／能谱分析(SEM／EDS)和x一射线光电子能谱(XPS)等研究草酸与磷矿粉的作用机理。在此基础上，还研究了磷矿粉及草酸活化磷矿粉对水溶液中Cu2+的去除效果和影响因素，并应用Ramfln、XRD、XPS等手段研究Cu寸与磷矿粉、活化磷矿粉作用机理。主要研究结果有：(1)供试酸均能活化磷矿粉释放磷，不同酸活化释磷效果不同。本试验浓度范围内(0．10．0．50mol／L)，酸活化磷矿释磷效果顺序为：硫酸>草酸>盐酸>柠檬酸

3、>酒石酸>甲酸>苹果酸>琥珀酸>乙酸。有机酸活化磷矿粉释磷与酸的强弱有关，酸性越强，释磷量越高；供试有机酸对磷矿粉的活化效果为：三元酸>--元酸>一元酸；混合有机酸活化效果并不比单一酸的效果好。(2)磷矿粉释磷量与诸多因素有关。草酸和柠檬酸浓度越高，磷矿粉活化效果越好；磷矿粉中磷的释放量与溶液pH呈负相关；有机酸溶液和磷矿粉的液固比越高、磷矿粉粒径越小、全磷量越高，磷的释放量越大。(3)磷的释放也受有机酸浓度和活化时间影响，各阶段可用不同动力学方程描述。当草酸和柠檬酸浓度为O．50mol／L时，磷矿粉释磷量随时间的延长而增

4、加，一级动力学方程可合理拟合全过程。24小时内，磷的释放可用Elovich方程拟合。之后，磷释放速率减缓，一级动力学方程较合理。而当草酸和柠檬酸浓度为20moUL时，磷矿粉中磷的释放速率一直呈减小的趋势，线性方程可拟合保康和南漳磷矿粉释磷趋势，钟祥磷矿粉可用Elovieh方程拟合。(4)磷矿粉释磷过程也伴随着Ca2+、M92+的释放，但不同浓度酸对钙、镁的释放有差异。0．10—0．50mol／L草酸和柠檬酸与磷矿粉作用后，3种磷矿粉中Ca2+的释放量差异显著，而释放的M92+无差异。0．01—0．05mol／L草酸和柠檬酸

5、与磷矿粉作用后，3种磷矿粉中cd+的释放量无差异，M92+的差异显著。华中农业大学2012届博士研究生学位论文(5)有机酸根对磷矿粉释磷的影响各有不同。当草酸根浓度(1．20mol／L)增加时，不同浓度酸根间的释磷量差异显著(卿．01)：而不同浓度柠檬酸根间的磷释放量差异不大。当控制溶液pH，改变有机酸根的浓度时，磷的释放量随着酸根浓度的增加而增加，不同酸根浓度间的磷释放量差异显著(正O．01)。(6)FTIR、Raman、XRD、SEM／EDS和XPS研究均表明：草酸与磷矿作用后，磷矿粉中的磷灰石和磷酸钙因溶解而减少，同

6、时产生了磷酸二氢钙和大量草酸钙晶体，而柠檬酸与磷矿作用只生成磷酸氢钙。(7)磷矿粉和活化磷矿粉可以除去水溶液中的重金属Cu2+，去除效果与溶液pH有关，在pH3．5范围内，磷矿粉对Cu2+的吸附量随pH升高而逐渐升高。等温吸附方程显示，Freundlich方程能较好的拟合吸附曲线，高温利于Cu2+的固定。反应介质的离子强度和其他共存重金属Cd2+对磷矿粉去除Cu2+有影响，且随着离子强度的增加而减小，随共存离子Cd2+浓度的升高而降低，Cu2+和Cd2+在磷矿粉中存在竞争。活化磷矿粉去除Cu2+的效果大于磷矿粉。(8)Cu

7、2+在磷矿粉和活化磷矿粉表面发生了吸附作用，FTIR、XRD、Ra／／lan和XPS的结果表明，Cu2+没有与磷矿粉和活化磷矿粉发生表面吸附而被固定，它们之间以物理吸附为主，兼有化学吸附。关键词：磷矿粉；低分子量有机酸；草酸；铜：吸附；机理2有机酸对磷矿粉的活化及其对溶液中铜的去除PhosphateRocksActivatedwithOrganicAcidsandItsEffectOHRemovalCopperinAqueousSolutionAbstractThreemedium—gradePRswereselected

8、fromHubeiprovince，experimentswithseveralcommonlowmolecularweightorganicacids(Lowmolecularweightorganicacids，LMWOAs)andinorganicacid(hydrochloricacid,sul