【摘要】：海水是化學(xué)資源的寶庫(kù),其中鉀總儲(chǔ)量達(dá)500萬億噸,從可持續(xù)資源利用角度來看,從海水中提取鉀鹽前景遠(yuǎn)大。粒狀離子篩提鉀操作存在不連續(xù)、周期長(zhǎng)及設(shè)備占地面積大等缺點(diǎn),而鉀離子篩膜適于連續(xù)分離,可以克服以上缺點(diǎn),因此研制新型鉀離子篩膜對(duì)進(jìn)一步提高海水提鉀技術(shù)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有重要意義。 首先對(duì)高硅鋁比鉀離子篩的合成條件進(jìn)行考察。以NaAlO2、水玻璃(27.9%SiO2)為原料,KOH為堿源,以四丁基溴化銨、正丁胺、異丙醇、己內(nèi)酰胺為模板劑,分別考察了硅鋁比、堿度、模板劑、晶化溫度和晶化時(shí)間對(duì)鉀離子篩晶相結(jié)構(gòu)、產(chǎn)率和交換容量的影響,優(yōu)化合成條件為：以四丁基溴化銨為模板劑,在摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H20配比下,120℃條件下合成12 h。合成的鉀離子篩為鉀型鈣十字沸石,其海水中的鉀離子交換容量為56.96mg/g左右,外形為十字交叉放射狀。 在四丁基溴化銨為模板劑,摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H20配比下,二次水熱合成鉀離子篩膜,考察了支撐體性能、水熱合成次數(shù)、合成溫度以及焙燒溫度和速率對(duì)合成鉀離子篩膜的影響。鉀離子篩膜的最佳合成條件為：在四丁基溴化銨為模板劑和上述配比條件下,于150℃條件下水熱晶化12h；合成三次和四次時(shí),SEM表征表明,所獲得的鉀離子篩膜表面連續(xù)致密、完整,膜厚度約為15gm,膜層與膜管結(jié)合比較緊密；單氣體滲透性測(cè)定表明,合成三次和四次所獲得的鉀離子篩膜,單一氣體H2/N2的理想分離因數(shù)可達(dá)到6.13和7.43,大于H2/N2的Knudsen擴(kuò)散比值3.74,說明所合成的離子篩膜沒有缺陷。 通過鉀離子篩膜的離子交換實(shí)驗(yàn),測(cè)定出常溫下K+/Ca2+、K+/Mg2+、K+/Na+離子對(duì)的分離因數(shù)分別為：αK+/Ca2+=+∞,αK+/Mg2+=+∞,αK+/Na+=224.78。結(jié)果表明,鉀離子篩膜對(duì)海水中的K+具有很好的選擇分離性能,可以使鈣鎂離子完全不通過,對(duì)Na+的選擇分離系數(shù)為224.78,相對(duì)于鈣十字沸石鉀離子篩粉末的選擇分離系數(shù)95.46,鉀離子篩膜的選擇性分離系數(shù)得到很大提高。 本文的研究成果表明,鉀離子篩膜可以很好的使K+與Ca2+、Mg2+、Na+分離,展示出在海水提鉀中的良好應(yīng)用前景。
【圖文】：

不滿足骨架的高對(duì)稱性，因此他們通常被認(rèn)為是“無序”的。如LTA八元環(huán)內(nèi)的Na+偏離中心，它可以與3個(gè)骨架氧原子接近(圖1一l)，但由于通過八元環(huán)的中心存在一個(gè)4重軸，Na+可能在4個(gè)等效位置。然而，每個(gè)八元環(huán)內(nèi)只有一個(gè)Na+，因此Na+可能在4個(gè)等價(jià)位置上跳躍(動(dòng)態(tài)無序)或靜止，但占據(jù)不同八元環(huán)中的不同位置(靜態(tài)無序)。傳統(tǒng)的X射線衍射分析不能區(qū)別這兩種情況，分析結(jié)果將給出每個(gè)等價(jià)位置上有1/4個(gè)Na+離子，即每個(gè)位置上Na+的占有率為1/4。關(guān)于FAu類型分子篩中陽離子位置的研究很多[21一23]，F(xiàn)Au中的陽離子位置一般都處于立方晶胞的對(duì)角線上，用I、I/、11、11‘、11“、111、111/、u等符號(hào)表示，如圖卜2所示，工位于六方柱籠中心;工/位于(SoD籠)中，距六方柱籠的六元環(huán)中心約IA，H、11/位于八面沸石籠中;n/位于B籠內(nèi)，距八面沸石的六元環(huán)中心約IA，m、m/位于八面沸石籠壁附近的位置。m位于b籠上的四元環(huán)上，經(jīng)過一個(gè)非常小的非對(duì)稱擾動(dòng)，，m上的陽離子很容易移到111/上;u位于b籠中心。

192口6*12)個(gè)T原子位置。圖l一3中給出了TBU中含有24個(gè)AI原子和21個(gè)Ai原子的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)4個(gè)TBU連接起來時(shí)，一個(gè)含有24個(gè)T原子的B籠就會(huì)形成(圖1一4中虛線表示)，這就意味著一個(gè)晶胞可以由8個(gè)B籠組成(192=8*24)。在X88分子篩中，存在籠1、籠2和籠3三種類型的籠，它含有 2.6(1.3*2)個(gè)籠1、2.7個(gè)籠2和2.7個(gè)籠3。，，， 靳形成的SOD籠原來的SOD籠圖l一3含有24個(gè)或21個(gè)Al原子的TBUS和處于中心的含有24個(gè)T原子的SOD籠.為Al(a)TBU(24AI)(b)TBU(ZIAI)(e)TBU(21AI)[20]Fig.1一 3TBUSeontainingtwentyfourortwentyone A]andSODeageeontaining24Tinthecenter圖1一4個(gè)TBUs的連接與一個(gè)新形成的SOD籠(虛線表示){201Fig.l一 FourTBUSeonneetingwiththeformation andanewSODeage2.3有機(jī)胺物種在高硅分子篩和磷酸鹽分子篩的合成中，通常要引入有機(jī)胺作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和模板劑，對(duì)特定孔道和籠結(jié)構(gòu)的生成起著:“、空間填充作用[24]模板劑在骨架中有空間填充的作用，能穩(wěn)定生成的結(jié)構(gòu)。如在ZSM型分子篩的形成中
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P746.2

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 孫麗慧;鉀離子篩膜的制備及應(yīng)用性能研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2631583