本文關(guān)鍵詞：腐植酸分離溶液中鐵鋁的實(shí)驗(yàn)研究　出處：《昆明理工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：腐植酸是一種天然的高分子螯合材料。它不僅具有纖維素狀的網(wǎng)絡(luò)多孔性結(jié)構(gòu),而且還含有較多的極性官能團(tuán),如羧基、酚羥基、醇羥基、醌基、烯醇基等。對(duì)于金屬離子而言,腐植酸能顯示出酸性、離子交換性、絡(luò)合螯合性等。這是因?yàn)楦菜岱肿觾?nèi)的各種羧基、羥基、酚基、脂肪族等可以和金屬離子或者金屬氧化物形成配合物,從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬離子的吸附作用。目前,國內(nèi)鐵鋁分離的方法主要有物理法和化學(xué)法。物理法的工藝流程簡(jiǎn)單,成本較低,但是它只適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鐵鋁嵌體,適用范圍很有限。在化學(xué)法中,樹脂分離法的效果較好。然而這些樹脂需要人工合成,不同的樹脂的合成條件不同,有的合成條件甚至不容易控制。與此同時(shí),大量的研究表明：不同的金屬具有不同的性質(zhì),腐植酸對(duì)不同金屬離子的吸附量會(huì)有所不同。因此,開展天然的腐植酸螯合材料在這方面的應(yīng)用具有一定的價(jià)值。本文嘗試將腐植酸應(yīng)用于鐵鋁分離的實(shí)驗(yàn)中,探究腐植酸對(duì)鐵鋁的分離性能。本研究重點(diǎn)開展褐煤腐植酸對(duì)鐵鋁離子的分離性能,并將之與人工合成的水楊酸螯合樹脂的分離性能進(jìn)行比較。具體開展的研究?jī)?nèi)容如下：(1)制備腐植酸和水楊酸型螯合樹脂。利用堿溶酸析的方法,從褐煤中提取腐植酸,并用FTIR分析方法對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)。利用氯甲基化的交聯(lián)聚苯乙烯和5-氨基水楊酸(ASA)發(fā)生親核取代反應(yīng),制備了水楊酸型螯合樹脂,并用FTIR分析方法對(duì)其進(jìn)行了檢測(cè)。(2)腐植酸對(duì)鐵鋁分離性實(shí)驗(yàn)。首先由鐵鋁單離子的吸附實(shí)驗(yàn),探索腐植酸對(duì)鐵鋁離子的吸附可行性。然后,在溶液pH和吸附溫度變化及吸附時(shí)間不變的條件下,做腐植酸吸附鐵鋁混合離子實(shí)驗(yàn),可得不同條件下被腐植酸吸附的鋁鐵質(zhì)量。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在單離子吸附試驗(yàn)中,腐植酸對(duì)鐵、鋁的最大吸附量分別為：0.79mg/g、1.57 mg/g;在混合離子吸附試驗(yàn)中,對(duì)鐵、鋁離子的最大吸附量分別為：0.69mg、1.19 mg/g。在溶液pH為0.5、吸附時(shí)間為1h及吸附溫度為308K的條件下,鋁鐵的最大分離比可達(dá)3.08。(3)腐植酸與水楊酸螯合樹脂鐵鋁分離實(shí)驗(yàn)的對(duì)比。采用上述兩種吸附劑分別對(duì)單一金屬離子的溶液和鐵鋁混合離子的溶液進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),從而得到兩種吸附劑對(duì)鐵鋁單離子的吸附效果和對(duì)鐵鋁混合離子的分離能力。在單離子實(shí)驗(yàn)中,水楊酸螯合樹脂的吸附效果較好。在鐵鋁分離的實(shí)驗(yàn)中,腐植酸的分離性較好。水楊酸螯合螯合樹脂對(duì)鐵鋁的分離比最高可達(dá)1.16,腐植酸對(duì)鐵鋁的分離比最高可達(dá)3.08。(4)腐植酸鐵鋁分離工藝條件的優(yōu)化。通過響應(yīng)曲面法對(duì)腐植酸分離鐵鋁工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,可得知：pH對(duì)兩種離子吸附的效果影響比較大。腐植酸分離鐵鋁離子的較優(yōu)工藝條件是：溶液pH為0.5,吸附時(shí)間為0.5h,吸附溫度為338K,此時(shí)得到腐植酸吸附鐵的質(zhì)量為0.5035mg/g,吸附鋁的質(zhì)量為2.0991mg/g。此工藝條件中吸附鐵量較小,吸附鋁量較大,可使分離比達(dá)到4.17。(5)腐植酸的鐵鋁分離性能理論分析。由腐植酸對(duì)鐵鋁離子吸附等溫實(shí)驗(yàn),分別繪制腐植酸吸附鐵鋁離子的等溫吸附線,得到相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后分別用Langmuir模型和Freundlich模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,從而判斷腐植酸對(duì)鐵鋁離了的吸附更適合于Langmuir吸附模型。最后,由吸附模型的方程式及熱力學(xué)方程式,進(jìn)行計(jì)算,得到腐植酸吸附鐵鋁離子的焓值、熵值及吉布斯自由能,進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行熱力學(xué)理論分析。分析結(jié)果表明：腐植酸對(duì)鐵離子的吸附屬于自發(fā)吸熱的過程,對(duì)鋁離子的吸附屬于自發(fā)放熱的過程。推測(cè)到腐植酸對(duì)鐵鋁的吸附過程是物理吸附和化學(xué)吸附共存的復(fù)雜吸附過程。(6)產(chǎn)品的表征。采用FTIR、SEM-EDS及ICP對(duì)吸附材料進(jìn)行了表征,考察了吸附材料中金屬離子含量的變化,進(jìn)而分析吸附材料吸附鐵鋁金屬離子的情況。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O636.9;TQ028

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本文編號(hào)：1307960