【摘要】：空白焙燒-酸浸是一種常見的石煤提釩工藝,具有浸出率高,能效高,污染少等優(yōu)勢,但由于強酸浸出且選擇性較差,酸浸液通常具有酸度高、雜質(zhì)多的特點,影響后續(xù)釩的凈化分離,造成產(chǎn)品質(zhì)量不達標。傳統(tǒng)的石煤酸浸液凈化分離方法存在V損失大、藥劑消耗量大、容易造成環(huán)境污染等問題,本研究采用一種環(huán)境友好型吸附技術(shù)—電容去離子技術(shù)(CDI)處理石煤酸浸液,研究了電極材料性能,確定適宜的活性炭和離子交換樹脂種類,討論了復合電極的最佳制備工藝,并考察復合電極的各項性能,最后討論了電容去離子技術(shù)對石煤酸浸液的溶液特性及離子吸附特性的影響,以期達到對酸浸液調(diào)節(jié)pH、除雜的目的。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)礦物質(zhì)活性炭具有較大的比表面積和較多的含氧官能團,晶體結(jié)晶度較高,其電極平均電容量最大,內(nèi)擴散阻力小于其他兩種電極,材料電阻較小。ZG-A-PX氫氧型粉末樹脂對酸浸液中的P、Al有較好的除雜效果,且V損失最小。因此,電容去離子的電極材料應選用礦物質(zhì)活性炭和ZG-A-PX氫氧型粉末樹脂。(2)活性炭/陰離子交換樹脂復合電極最佳制備條件為:活性炭與樹脂添加量1:3,粘結(jié)劑含量10%,此時復合電極的電化學性能最佳,平均電容可達92.0F·g~(-1)。復合電極對KCl溶液的脫鹽率較純活性炭電極相比提高32.1%,具有更多的空隙結(jié)構(gòu),復合電極的吸附性能有所提高,并具有較好的電化學性能和抗化學侵蝕能力。(3)電容去離子技術(shù)處理的最佳工藝參數(shù)為:操作電壓2.0 V,進料流量25 mL·min~(-1),溶液初始pH 0.75,電極間距9 mm。復合電極對酸浸液中的P吸附量為29.0 mg·g~(-1),對Al的吸附量為422.4 mg·g~(-1),單極V損失率僅為1.3%,V-P分離因數(shù)為74.7,V-Al分離因數(shù)為29.36,V與雜質(zhì)離子P和Al的分離效果顯著。3級串聯(lián)處理后,溶液中P的去除率可達87.25%,Al的去除率為53.68%,V損失率僅為3.8%,溶液pH由初始0.75上升至1.41,累計電能消耗1.77kWh·m~(-3),有效的實現(xiàn)V與雜質(zhì)離子的分離,達到調(diào)節(jié)溶液pH和除雜的目的。處理后電極經(jīng)“純水/電極短接—NaOH+NaCl/電極正接—純水/電極短接”三步可實現(xiàn)電極的再生。(4)石煤酸浸液經(jīng)電容去離子處理后,電極在吸附離子的過程中發(fā)生電解,陰極板堿化,同時電極中離子交換樹脂的OH~-進入溶液,溶液pH上升。酸浸液中P主要以H_3PO_4分子和H_2PO_4~-的形式存在,Al部分以Al(SO_4)_2~-形式存在,在電容去離子過程中,復合電極吸附電極表面的HPO_4~(2-)和酸浸液中的H_2PO_4~-,酸浸液的Al部分向AlF_4~-形式轉(zhuǎn)變,溶液中的Al始終有一部分以陰離子的形式被電極吸附。V主要是雙電層作用吸附在電極表面,而P、Al等雜質(zhì)離子,少部分以靜電吸附形式被電極表面雙電層吸附,大部分被電極中的離子交換樹脂吸附。
【圖文】：

(A)電容去離子吸附過程原理圖

8圖 1-2(B) 電容去離子脫附過程原理圖1.4.2 電容去離子技術(shù)的電極材料電極性能是影響電容去離子吸附性能的重要因素，大量研究表明, 電極應具備良好的導電性，較強的親水性，較大的比表面積和平均電容量等性能，并保證一定的機械強度和經(jīng)濟性[56-58]。電極材料常見的有活性炭纖維、石墨烯、活性炭、碳氣凝膠、碳納米管等等。在電容去離子技術(shù)的發(fā)展過程中，，最早采用的電極材料是活性炭。因其低
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF841.3;TD849.5

【參考文獻】

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本文編號：2663283