河北赤城天然斜发沸石物化性能和K~+-NH4~+交换特性的研究

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研究了河北赤城天然斜发沸石的物化性能,并以其为交换剂对K+-NH4+交换特性进行了试验。主要包括:矿点的筛选;赤城斜发沸石对海水中钾离子吸附量的测定;不同处理方法对斜发沸石性能结构的影响;钾型斜发沸石K+-NH4+交换热力学及动力学的研究。 试验结果表明:赤城斜发沸石属于高硅铝比沸石,对海水钾离子的吸附量为18mg/g沸石;通过不同浓度的酸、碱处理和不同温度的焙烧后,与原沸石相比,其对海水钾离子吸附量降低,通过XRD和TEM进行分析结果显示,其特征峰的峰强度下降;其阳离子交换能力为198.3mmol/100g沸石。 K+-NH4+交换热力学的研究表明:斜发沸石对钾离子的选择性高于对铵离子的选择性,且随着温度的提高,有利于NH4+的交换;铵离子进入沸石相与钾离子的交换反应为吸热反应。标准吉布斯自由能ΔrGm0大于零,离子交换反应过程中,铵离子进入沸石相的能力比钾离子弱。 通过对K+-NH4+交换动力学的研究得出:在试验条件下,其交换过程以液膜扩散控制为主;随着操作温度的升高,流速的增加,在相同接触时间内,沸石的转化率升高,随着溶液粘度的增加,钾型斜发沸石对铵离子的吸附率下降;温度、流速对总传质系数(KD)的影响较大,当温度由25℃增至75℃时,总传质系数(KD)增加了近两倍多;流速由0.0312m/s增大到0.2604m/s时,总传质系数增大了四倍多;而粘度对总传质系数影响较小。根据传质机理的判断,建立了传质模型,在试验条件范围内,所建模型与试验所得数据计算的总传质系数吻合较好。
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