mno,2型钾离子筛的合成及其对k'+的离子交换行为研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文MnO<,2>型钾离子筛的合成及其对K<'+>的离子交换行为研究姓名：吴延方申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：董殿权20080610青岛科技大学研究生学位论文Mn02型钾离子筛的合成及其对K+的离子交换行为研究摘要以硫酸锰和高锰酸钾为主要原料，通过四因素三水平的正交试验得到制备钾离子筛C删O．H的条件为：KMn04浓度0．5mol·L．1、MnS04浓度2．0n10l·L-1、nKMNo枷MIIs04=l：2、反应温度为75℃，硝酸改型浓度为5．Omol·L一。粉末X射线衍射分析表明其晶体

2、结构为d．Mn02。钾离子筛CRYMO．H在O．1mol·L以的K+溶液中，对K+的饱和交换容量达到181．54mgK+·季1。pH滴定曲线实验结果与饱和交换容量测定结果一致。钾离子筛C鼢～O．H对碱金属离子的选择性序列为：K+>Na+>Rb+>Li+>Cs+将钾离子筛C洲O．H应用于海水，对海水中K+的饱和交换容量为63．17mg·g一，海水中的K+的被富集了166倍。测定了15℃、25℃、35℃、45℃时钾离子筛(CRYMO．H)的旷．K+交换等温线。采用Pitzer电解质溶液理论计算出该体系的活度系数，得到该离子交

3、换体系的Kiellalld图，计算出钾离子筛(C删O．H)对K+的交换自由焓△Go均为负值，表明此离子筛交换K+的过程是自发过程。测定了25℃时钾离子筛(CRYMO．H)对钾的离子交换动力学，并用缩核模型判断出该离子交换反应的控制步骤不是液膜扩散控制、颗粒扩散控制、化学反应控制中的某一种控制，而是两种或三种控制共同作用。采用Langmuir模型、Elovich模型、BaIl曲锄模型等吸附模型描述钾离子筛对钾的离子交换动力学，结果表明，使用Elovich模型描述该离子交换过程，精度较高，拟合效果很好，得到钾离子筛在不同浓度

4、的钾溶液中，对K+的离子交换动力学方程，其线性相关系数移0．97。采用DMF．PVC．H20体系对钾离子筛(C鼬【，1ⅥO．H)前驱体进行造粒，并用海水进行柱交换实验，对钾的吸附量达58．25mg·分1，效果较好。关键词：离子筛钾无机离子交换剂热力学动力学离子交换SYNTHESISoFMN02一TYPEPOTASSIUMIoN．SIEVEANDSTUDYONIONEXCHANGEACTIoNFORK+ABSTRACTPotassi啪ion．sieveCR、『MO—H、Ⅳ嬲synthesized、析thmaIlgaIles

5、esulfatea11dpotassiumpenIlangalla：ce弱themainmateriaLls．ⅥaorthogonaleXperiment(b(34))conditionSobtainingCRYMO．Hwere：tlleconcemrationofKMn04、Ⅳ硒O．5mol·L-1，吐leconcentrationofMhS04w猫2．0mol·L一，nKMN04／nMns04w嬲l：2，reactiontemperaturewaS75℃，arldtheconcemrationofni仃icacid陀

6、modeliIlgw硒5．Omol‘L～．nscrystalstmcn啪、Ⅳ弱detc撇inedbyⅪ①锄dt11eresunsIl0WcdmatitscrystalStmcturew硒a-NIll02．1k蚓哑．ationexchangec印ac时ofCRYMO-Ht0potaLssiumion(i11thesolution、ⅣhichconcentrationofK_waS0．1mol·L-1)waS181．54mgK十‘g一．TheresultofpHtitrationcun，eexpedmentandsa．tuI

7、-atedioneXchangecapaci锣w嬲consistem．Theselectivityofpotassi啪ion—sieVeCIWMO-HforaJkaJiioIlswas：KⅦa+>Rb+>Li+>Cs+S栅ationeXChallgec印ac蚵ofpotassi吼ion．sieVeCR、MO．HforCinseav忸terw嬲63．17mg‘矿1锄dK十wauseIlriched166times．，nleeXchajlgeisothemalcurvesof矿-K十0nC烈M0一HweremenSurate

8、datl5℃、25℃、35℃、45℃respectively．UsingPitzerelecn．olytesolutiontlleory，actiVit)rcoefficiemsofthesystemwerecalcuIated，aIldthenKiellanddiagr锄softlleioneXch觚gesyste