【摘要】：離子交換在鎢冶煉工藝中有著重要的應(yīng)用,但相關(guān)的熱力學(xué)研究缺乏系統(tǒng)性。在其它領(lǐng)域,Langmiur和Freundlich兩種經(jīng)典的起源于固體對(duì)氣體吸附的模型被大量用于研究離子交換過(guò)程。然而,離子交換與固體對(duì)氣體的吸附過(guò)程有著本質(zhì)的區(qū)別。對(duì)于氣體的吸附過(guò)程,吸附劑的活性位點(diǎn)可能吸附有氣體,也可能以空位的形式存在。而在離子交換過(guò)程中,樹脂的帶電功能團(tuán)必須要吸引異種電荷離子,不可能以空位的形式存在。因此,經(jīng)典的吸附模型能否應(yīng)用于離子交換平衡的研究值得深入的探討。本論文以鎢冶金離子交換過(guò)程為研究和理論驗(yàn)證的對(duì)象,基于離子交換反應(yīng)的基本原理,旨在尋找一種適合離子交換平衡的熱力學(xué)研究方法,求算包括靜態(tài)離子交換過(guò)程和交換柱中動(dòng)態(tài)離子交換過(guò)程的熱力學(xué)參數(shù)。本論文主要工作和結(jié)論如下:(1)通過(guò)離子交換平衡實(shí)驗(yàn),獲得了不同溫度下WO_4~(2-)與Cl~-離子交換的平衡數(shù)據(jù),以及25℃時(shí)鎢溶液常見陰離子與Cl~-離子交換的平衡數(shù)據(jù)。根據(jù)離子交換的基本關(guān)系式,推導(dǎo)了樹脂加入量與被解吸離子或被吸附離子的數(shù)學(xué)關(guān)系式。將該數(shù)學(xué)關(guān)系式用于處理上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可直接擬合求得了離子交換反應(yīng)的平衡常數(shù)。對(duì)于WO_4~(2-)與Cl~-離子交換,ΔH和ΔS分別為9.574和0.074 kJ/mol,表明該過(guò)程是吸熱反應(yīng)。鎢冶煉常見陰離子與Cl~-離子交換的平衡常數(shù)按F~-、WO_4~(2-)、MoO_4~(2-)、PO_4~(3-)、AsO_4~(3-)、MoS_2O_2~(2-)和MoS_4~(2-)的順序增大。(2)基于較為充分的論證和實(shí)驗(yàn),謹(jǐn)慎地評(píng)價(jià)了經(jīng)典的Langmuir模型和Freundlich模型應(yīng)用于離子交換平衡的合理性。通過(guò)對(duì)比各方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力,可知,在氯型季銨樹脂與各種價(jià)態(tài)陰離子交換反應(yīng)中,以及鈉型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子樹脂與K~+和Ca~(2+)交換反應(yīng)中,基于離子交換平衡的新算法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合程度好,所得常數(shù)項(xiàng)具有明確的物理意義,展現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。(3)利用離子色譜儀研究鎢冶煉體系常見陰離子在不同淋洗條件下的動(dòng)態(tài)交換行為。通過(guò)不同柱溫下離子在色譜柱保留時(shí)間的數(shù)據(jù),計(jì)算獲得了NaOH和Na_2CO_3淋洗條件下各離子在色譜柱交換的ΔH、ΔS'、ΔG'等熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明Na_2CO_3淋洗條件下各離子動(dòng)態(tài)交換的ΔH明顯小于NaOH淋洗條件所得的數(shù)據(jù),表明該體系離子交換的熱效應(yīng)較小。這兩種淋洗體系下各離子的ΔG'_(298)的大小與這些離子在該淋洗條件下的保留時(shí)間順序是完全一致的。由此可見,對(duì)于多離子共存體系,采用離子色譜的方法研究其動(dòng)態(tài)交換過(guò)程的熱力學(xué)是有效的。
【圖文】：

圖 1.2 離子色譜儀工作原理儀的制造工藝和信號(hào)檢測(cè)分析技術(shù)的進(jìn)步，其精確度和重同型號(hào)的色譜柱有不同的分離功能，離子色譜儀有陽(yáng)離子之分，陰離子色譜柱主要應(yīng)用于水處理中的氯離子、氟離譜儀可以對(duì)多種陰離子進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，并且檢測(cè)所需要的

陰離子混標(biāo)經(jīng)離子色譜儀分析后所得色譜圖
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF841.1

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本文編號(hào)：2632859