富钾液中镁离子去除的研究

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1、ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyForTheMasterDegreeofChemicalTechnologySTUDYONREMOVALMAGNESIUMIONFROMPOTASSIUM-ENRICHEDLIQUIDbyKongJiangyanSupervisor:Prof.XieYinghuiMay2012河北工业大学硕士学位论文富钾液中镁离子的去除研究摘要自从1935年B.A.亚当斯(Adams)和E.L.霍姆斯(Holmes)研究合成了具有离子交换功能的高分

2、子材料，即第一批离子交换树脂------聚酚醛系强酸性阳离子交换树脂和聚苯胺醛系弱碱性阴离子交换树脂问世以来，离子交换树脂因其具有耗能少、无污染、易循环使用等特点，作为一种经济有效的分离富集方法在众多领域得到了广泛的应用。本文以富钾液为溶液基础，选取离子交换树脂作为除镁剂，对树脂吸附过程作了较为详细的研究，以期为下一步工作提供数据参考信息及工艺技术参数。首先通过静态吸附筛选实验，从三种离子交换树脂D152、D401、C800中筛选出性能优良的树脂；考察树脂用量、吸附时间、吸附温度、pH值等因素对吸附效果的影响；动态吸附

3、实验考察了流速、高径比、溶液中其他共存阳离子对树脂吸附镁离子的影响；并对吸附过程进行了热力学与动力学研究；对吸附后树脂进行洗脱再生研究，最后考察了树脂的循环再生吸附性能。主要实验结果如下：在静态一次吸附筛选实验中，胺基羧酸树脂C800对镁离子的吸附量最大，选择树脂C800为后续实验的除镁剂。考察因素结果表明：树脂用量增加，单位吸附量降低，脱除率上升；吸附反应过程在150min时达到吸附平衡；高温有利于吸附反应的进行；随着pH值的增大，吸附量增大。在动态实验中分别绘制了流速1ml/min、2ml/min、3ml/min时

4、树脂除镁的穿透曲线，穿透点随着流速的增加提前出现，而饱和点随之延后，当流速为2ml/min时吸附量最大为10.2mg/g；高径比对吸附效果没有影响；树脂对氯化镁溶液中镁离子的吸附量为19.21mg/g，在同样条件下，对富钾液中镁离子的吸附量为8mg/g。热力学研究表明：298K温度下树脂对镁离子的静态平衡交换容量是1134mg/100g；在不同温度下，Langmuir方程能更好的拟合实验数据，并计算出热力学参数ΔG<0、-1-1-1ΔH=8.74kJ·mol、ΔS=65.27J·mol·K；动力学研究表明：该过程符合准

5、二级动力学模型，反应活化能Ea=0.2kJ/mol，吸附反应的控速步骤是颗粒内扩散。i富钾液中镁离子的去除研究洗脱再生研究结果显示，四种不同的洗脱剂1mol/LHCl、2mol/LHCl、1.5mol/LHNO3和75%乙醇中，2mol/LHCl洗脱的效果较好，洗脱比率达到99.4%；静态洗脱再生实验中洗脱剂和再生剂的适宜投加量分别是462g/L、386g/L；动态洗脱再生实验的适宜条件是当流速为2ml/min，洗脱剂和再生剂的用量分别是750g/L、375g/L；经过10次循环再生性能测试，得知树脂的吸附量没有下降。

6、关键词：镁离子，树脂，穿透曲线，热力学研究，动力学研究，洗脱ii河北工业大学硕士学位论文STUDYONREMOVALMAGNESIUMIONFROMPOTASSIUM-ENRICHEDLIQUIDABSTRACTSince1935AdamsandHolmeshadfirstlyresearchedthehighpolymermaterialwithionexchangerfunctionswhichwerecalledstrongacidcation-exchangeresinandweak-baseanion-exc

7、hangeresin.Ionexchangeresinshavesomecharacterssuchaslessenergyconsumption,withoutpollutionandrecyclingwhichareappliedinmanyfieldsasaneconomicandefficiencyseparateways.TheabsorptionprocessofresinwasstudiedindetailwiththePotassium-enrichedLiquid,as2+anexperimentba

8、sissolutionandresinforremovingMg.FirstlyscreeningouttheresinwithexcellentperformancefromD152、D401、C800;determiningtheeffectofadsorbentweight,contacttime,temperaturean