铬酸钠碱性溶液除钙镁杂质的研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文铬酸钠碱性溶液除钙镁杂质的研究论文作者：何朋学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：化学工程指导教师：陈建新职称：教授周长恩教授级高工DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringSTUDYONTHEREMOVALOFCALCIUMANDMAGNESIUMIMPURITYFROMSODIUMCHROMATEALKALISOLUTIONbyHePengSupervisor:Pro

2、f.ChenJianxinProf.ZhouChangenMay2016摘要重铬酸钠是重要的化工原料，通过电解铬酸钠碱性溶液生产重铬酸钠时，钙、镁离子浓缩后易形成沉淀阻塞离子交换膜的膜孔，大幅缩短膜的使用寿命，因此脱除该溶液中的钙、镁杂质非常必要。本文通过比较不同除杂方法的优缺点，选择离子交换法来去除铬酸钠碱性溶液中钙、镁杂质，并对螯合树脂除杂过程中的相关基础问题进行了研究，以便为进一步的工程研究及应用提供参考。首先对比了几种树脂的吸附效果，选定性能良好的螯合树脂作为主要实验用树脂。考察了温度、pH、树脂用量以及时间等对吸附效果的影响，优化的实验条件为：温度50℃，

3、pH=8.5，反应时间6h，树脂用量为1g/100mL。脱附实验中，当温度为35℃时，采用1.0mol/L的HCl溶液，反应3h后树脂上的钙、镁离子基本被脱附完全；树脂重复使用8次后，对钙、镁的吸附率仍保持在90%以上。热力学研究表明：单溶质体系中，吸附过程符合Langmuir，Freundlich，Temkin和DR四种吸附等温模型中的Langmuir和Freundlich吸附等温模型，吸附过程以单分子层吸附为主；在323K时，树脂对钙、镁的最大吸附容量分别为34.32mg/g和22.26mg/g；双溶质体系中，吸附比较符合SRS模型，钙对镁的抑制要比镁对钙的抑制

4、效果大，且温度的升高会提高钙、镁之间的抑制效果。根据MELM模型，钙、镁之间为竞争吸附，即钙、镁在另一种金属离子存在的情况下吸附量要减少。通过计算热力学函数ΔH0、ΔS0、ΔG0，钙、镁离子在树脂上的吸附过程是自发的（ΔG0＜0），吸热的（ΔH0＞0）以及熵增（ΔS0＞0）的过程。动力学研究表明，树脂对钙、镁的吸附主要以化学吸附为主，同时可能还伴有一定的物理吸附，吸附过程符合准二级动力学方程。根据阿伦尼乌斯方程计算吸附钙、镁的表观活化能分别为Ea(Ca)=49.46kJ/mol，Ea(Mg)=39.84kJ/mol。动态吸附实验中，随着柱高增大，穿透时间延长，穿透曲

5、线变平缓；而流速和初始浓度增大，穿透时间越短，穿透曲线越陡峭。采用Thomas模型和BDST模型拟合计算：随着流速增加，吸附量减少，而柱高和初始浓度增加时，结果相反。在含铬酸钠的钙、镁混液，由于铬酸钠的存在，导致了树脂对钙、镁的吸附量减少，穿透时间缩短。关键字：铬酸钠钙、镁杂质离子交换螯合树脂热力学动力学IABSTRACTSodiumdichromateisanimportantchemicalrawmaterials,whenmanufacturingsodiumdichromatebyelectrolyzingsodiumchromatealkalisoluti

6、on,thepolyvalentmetalions,especiallycalciumandmagnesiumions,wouldpenetratetheionexchangemembranetoformscalwhichblocktheporesofthemembrane,itwouldresultinshortingtheservicelifeofthemembrane.Therefore,itisessentialtorefinesodiumchromatealkalisolutionbeforeelectrosynthesisofsodiumdichroma

7、te.Inthisstudy,aftercomparingseveraldifferentmethodsofimpurityremoval,ionexchangemethodwaschosentoinvestigatethebasicproblemsintheprocessofremovingcalciumandmagnesiumionsbyusingchelatingresin,whichprovidedadetailedreferenceforfurtherresearch.Theeffectsofprocessparameterssuchascontact