钠型斜发沸石Na~+–K~+离子交换特性研究(II)—过程传质模型及动力学特性研究

利用浅床实验法研究查明了钠型斜发沸石Na~+–K~+离子交换过程以液膜扩散为主的控制机理,依据传质膜理论,推导出液膜控制下的离子交换传质速率模型,并测定了离子交换动力力学曲线和过程传质系数。研究结果表明:钠型斜发沸石Na~+–K~+离子交换速率与溶液流速、温度和溶液的K+浓度成正比,与溶液粘度和沸石粒径成反比,过程总传质系数的模型计算值与实验值拟和较好。     

钠型斜发沸石Na+-K+离子交换特性研究(I)-离子交换过程热力学特性

测定出斜发沸石的阳离子交换容量为 192.18mmol/100g 沸石;通过 10℃、25℃、50℃、75℃钠型斜发沸石 Na+–K+离子交换等温线、温度对选择性校正系数的影响及 Kielland 图研究表明:钠型斜发沸石对钠钾混合体系中的钾具有很高的选择性,且随着温度的上升,沸石对钾的选择性下降,并回归出 Langmuir 模型;依据热力学平衡原理,导出了钠型斜发沸石 Na+–K+离子交换过程平衡常数表达式,并计算出该过程的焓、吉布斯自由能和熵变化,进一步验证该过程可自发进行,且为放热反应,低温有利于钾离子吸附。     

钠型斜发沸石Na^＋—K^＋离子交换特性研究（Ⅰ）—离子交换过程热力学特性

测定出斜发沸石的阳离子交换容量为192．18mmol／100g沸石：通过10℃、25℃、50℃、75℃钠型斜发沸石Na^ —K^ 离子交换等温线、温度对选择性校正系数的影响及Kiclland图研究表明：钠型斜发沸石对钠钾混合体系中的钾具有很高的选择性，且随着温度的上升，沸石对钾的选择性下降，并回归出Langmuir模型：依据热力学平衡原理，导出了钠型斜发沸石Na^ —K^ 离子交换过程平衡常数表达式，并计算出该过程的焓、吉布斯自由能和熵变化，进一步验证该过程可自发进行，且为放热反应，低温有利于钾离子吸附。     

Na型斜发沸石上Na+-Cu2+离子交换过程动力学

用静态离子交换法研究了Ｎａ型斜发沸石上２Ｎａ＝Ｃｕ＾２＋离子交换动力学，分别测定了液膜扩散常数Ｒ，粒内扩散系数Ｄ和滞留时间Ｔｄ，实验发现，离子交换起始为液膜扩散控制，随后在交换的大部分时间内为粒内扩散控制，并就温度、浓度对离子交换过程速率，Ｃｕ＾２＋平衡交换数量以及滞留时间的影响进行了讨论。     

采用浅床技术测定亚铁氰化钛钾交换Cs+的传质特性

采用浅床技术分别研究了料液浓度、操作温度以及料液流速对用亚铁氰化钛钾无机离子交换剂从硝酸铯溶液中交换Cs+的总传质系数的影响.结果表明,随着料液浓度的上升,总传质系数变化不大,仅在q(交换剂相Cs+浓度)较高时呈微弱的下降趋势.在实验范围内,随着操作温度的升高,总传质系数相应升高.料液流速对亚铁氰化钛钾交换Cs+的总传质系数的影响最大,其影响分为两个阶段当q＜0.25mmol/ml时,对一定的料液流速,总传质系数随着q值增加而较快下降;对一定的q值,总传质系数随着料液流速增加而增加.当q≥0.25mmol/ml时,时一定的料液流速,总传质系数随着q值增加缓慢下降;对一定的q值,不同料液流速下的总传质系数几乎没有区别.总之,当q值较小时,传质过程由液膜扩散和交换剂粒内扩散共同控制;当q值较大时,液膜扩散阻力相对于交换剂粒内扩散阻力要小得多,传质过程由交换剂粒内扩散控制.     

利用天然斜发沸石从高离子强度的强碱性溶液中吸附和洗脱K+和Rb+的研究

在80℃下，用间歇法研究了NH4^ 型天然斜发沸石对某厂高离子 强碱性循环液中的K^ 和Rb^ 的吸附，得到不同粒度天然斜发沸石对K^ 和Rb^ 的交换吸附量，用不同浓度的NH4HCO3溶液对沸石进行洗脱再生，是到洗脱速率随着洗脱液浓度增大而增大。本文对沸石与钾含量很高的高离子强度强碱性溶液中碱金属的交换吸附和洗脱过程进行了初步探讨。     

钠型斜发沸石在K^＋-Na^＋-NH4^＋和K^＋-Na^＋-Ca^2＋水溶液体系中的离子交换平衡

研究了K -Na -NH4 和K -Na -Ca2 水溶液体系与钠型斜发沸石的离子交换平衡。分别测定出以上两个体系在25℃、50℃和75℃下的离子交换平衡数据,利用平面三角图绘制表达出三元离子交换平衡等温线,并计算出沸石对体系中离子的分离因数。结果表明,在K -Na -NH4 溶液体系中,K 的分离因数在3以上,NH4 的分离因数在1~3之间,Na 的分离因数小于1,斜发沸石的离子交换选择顺序是K >NH4 >Na ,且低温有利于K 的交换,高温时NH4 的交换能力增强;在K -Na -Ca2 溶液体系中,K 的分离因数大于8,Na 的分离因数在1左右,Ca2 分离因数小于1,沸石的离子交换选择顺序是K >Na >Ca2 ,其中Ca2 属于部分交换,Ca2 对沸石对K 的交换选择性影响不大,且低温有利于沸石对K 的交换。     

三磷酸胞苷在Duolite A-30树脂上的交换过程研究

根据CTP在离子交换树脂上的吸附容量和分离因数的大小,确定Duolite A-30树脂适合CTP与CDP,CMP之间的分离.对CTP在Duolite A-30树脂上的吸附动力学和热力学研究表明,在283.15K~303.15K之间,CTP的质量浓度在7.5g/L以上时,Duolite A-30树脂对CTP的吸附主要受颗粒扩散的控制,其有效扩散系数为D=3.47×10-7cm2/s,溶液的质量浓度≤1.0g/L时,CTP与Duolite A-30树脂之间的交换速率主要受液膜控制,其液膜扩散系数为Kf =4.112×10-4/s.同时测定了不同条件下三磷酸胞苷溶液在Duolite A-30树脂固定床离子交换柱中的穿透曲线,研究了进口浓度、进口流速、原料液温度、原料液的pH值及柱高对穿透曲线的影响.用二阶动力学推动力模型描述固定床动态过程,考察了轴向返混对穿透曲线的影响,并从穿透曲线回归得到总传质系数,模型计算值与实验数据符合良好.     

氨基酸与树脂相互作用的动力学研究——有关相互作用过程速率控制步骤的探讨

本文对几种氨基酸稀溶液在其等电点附近,在Na型和H型D61阳离子交换树脂上探讨了它们之间相互作用及有关过程的速率控制步骤(速控步)。结果表明在此类条件下,相互作用包括离子交换作用和离子迁移作用,而其速控步中液膜扩散是主要的。     

澄清溶液体系二次生长法NaA型沸石膜的生长机制及膜厚的控制合成

用晶种涂层二次生长成膜法研究了在含水量不同的澄清溶液合成体系中NaA型沸石膜的生长及沸石膜厚度的控制合成.用SEM,TEM和XRD表征手段分析了沸石膜的形成过程和微结构.在载体表面不涂晶种而直接合成则不易形成连续沸石膜;用晶种涂层二次法可以很容易形成均匀的连续膜.合成液中水量的高低强烈影响沸石膜的生长速率、形成结构和膜的厚度.在高水量(水硅摩尔比为2000)的合成体系中沸石生长速率慢,膜主要通过晶种层中的晶粒长大,交织成膜,且膜只有一层结构;而在低水量(水硅摩尔比为750)的合成体系中沸石生长速率快,膜则通过晶种层表面晶粒向外生长、交织成膜,而膜具有两层结构.通过调变合成液的水量可有效地控制沸石膜层的厚度,并能制得非常均匀、连续的膜.     

膜接触器 复合有机胺溶液捕集CO2(英文）

本文提出一种基于氨基酸盐的CO₂复合吸收剂,采用膜接触器 复合溶液耦合技术研究了吸收CO₂的性能,并与单一氨基酸盐溶液吸收性能进行了比较,讨论了气液流速等因素对气液出口CO₂浓度、捕集效率和总传质系数的影响,开发了一个阻力层模型预测膜接触器的总传质系数。结果表明：复合溶液的性能明显好于单一氨基酸盐溶液;与单一溶液比较,使用复合溶液,气相出口CO₂浓度较低,液相出口CO₂浓度较高,捕集效率也较高;复合溶液的总传质系数明显高于单一溶液。可以证实,在膜吸收过程中氨基酸盐基复合溶液是一高效的CO₂吸收剂。模型的预测值符合实验值。     

离子交换纤维的交换动力学研究

本文研究了VS-1型强酸性阳离子交换纤维的交换动力学.在有限浴条件下,用放射性示踪法,研究了温度,搅拌速度,溶液浓度及pH 值对该离子交换纤维的异相同位素交换反应的影响.并推导出离子交换纤维的交换动力学方程,计算出不同条件下的粒内扩散系数D及液膜中的传输系数D/δ.从机理上明确了交换纤维的交换反应速率远比球形树脂快的原因     

NH_4~ 改型钾丝光沸石及其离子交换性

用铵盐改型钾丝光沸石，通过Ｘ－射线衍射、红外分析、分配系数、离子交换等温线及交换容量等的测定，就其结构及交换性能进行了研究；并与铵改型钠丝光沸石和天然斜发沸石等进行比较，表明ＮＨ_4~ 改型后的钾丝光沸石对Ｋ~ 具有较高的交换容量和较好的Ｋ~ ／Ｎａ~ 分离效果。     

离子交换动力学及其应用（下）

由离子交换的相间传质过程可知,离子交换过程包括膜扩散与粒扩散两种顺序的步骤,其中较慢的一个步骤便决定了整个离子交换过程的速率。在离子交换过程中,速率的控制步骤究竟是膜扩散还是粒扩散,可用Helfferich准数(He)作为判据,即由两种机理模型所得半交换期之比作表征:     

NH4^＋改型钾丝光沸石及其离子交换性

用铵盐改型钾丝光沸石,通过Ｘ－射线衍射,红外分析,分配系数,离子交换等温线及交换容量等的测定,就其结构及交换性能进行了研究;并与铵改型钠丝光沸石和天然斜发沸石等进行比较,表明ＮＨ４＾＋改型后的钾丝光沸石对Ｋ＾＋具有较高的交换容量和较好的Ｋ＾＋／Ｎａ＾＋分离效果。     

苯-N-甲酰吗啉体系膜基吸收传质过程全微分模型研究

根据双膜理论建立了全微分传质动力学模型, 以苯-N-甲酰吗啉(NFM)水溶液体系为代表, 研究了聚丙烯PP疏水性微孔膜接触器的传质过程, 并通过理论模拟及实验考察了气液相流速、气液相进口浓度、液相N-甲酰吗啉浓度、气液流动方式及膜接触器形态对苯传质通量及去除效率的影响. 结果表明, 模拟值与实验值吻合良好, 误差控制在20%以内. 当气相流量或气相进口浓度较低时, 气相传质为控制步骤, 而随着气相流量和气相进口浓度升高, 液相流量对传质过程的影响显著增加. 传质通量随气液相流量和气相进口浓度的增大而增大. 液相进口浓度及膜丝内径的增大显著降低传质通量. 另外, 较薄的膜丝壁厚有利于传质的进行, 气液逆向流方式较同向流方式可获得更高的传质通量.     

改性斜发沸石对Cu~(2+)的去除研究

通过Na OH碱熔法对缙云斜发沸石进行改性,通过BET法、SEM和XRD对天然斜发沸石及改性条件下沸石进行了表征,发现改性后缙云斜发沸石转变为低硅铝比的Na-P型分子筛,结构规整,比表面际增大。将其用于模拟废水中铜离子的去除,每克改性斜发沸石交换的铜离子的质量达65 mg,表现出较好性能。     

用亚铁氰化钛钾交换Cs+的传质模型及实验验证

用亚铁氰化钛钾无机离子交换剂从硝酸铯溶液中交换Cs ,采用静态法得到的离子交换等温线和采用浅床技术得到的总传质系数,并利用传质单元法建立了亚铁氰化钛钾交换Cs 的传质经验模型,从交换区角度对该模型进行了柱实验验证。从交换区高度和交换区内固相Cs 浓度分布两方面进行比较,模型预测值与实验测定值符合较好。这一结果表明:(1)所建立的传质模型可以用于相应条件下亚铁氰化钛钾交换Cs 的传质计算。(2)对工程设计计算连续逆流密实移动床的床高,采用传质单元法或者交换区法都是可行的。     

柠檬酸在D354树脂上的离子交换研究

研究了大孔型弱碱性阴离子交换树脂Ｄ３５４分离水中柠檬酸的相平衡和动力学。Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程能够良好地关联等温线。建立了离子交换过程的孔扩散模型，并以正交配置法与Ｇｅａｒ法结合进行数据拟合。结果表明，液膜阻力对交换过程具有重大影响，简单线性推动力模型能够很好地描述液膜传质过程。     

Zn^2＋—Na^＋交换动力学研究——Ⅱ.交换方向,温度和粒径的影响

本文研究了强酸性阳离子交换树脂上Ｚｎ＾２＋－Ｎａ＾＋交换过程的动力学。讨论了交换方向、温度和粒径对交换速率的影响。测出不同控制机理，不同交换方向时的传质参数和２５℃－５３℃范围内的扩散活化能。发现在低浓度ＺｎＣｌ２溶液与Ｎａ＾＋型树脂交换时，用液相分析是液膜扩散控制过程，但用电子探针固相分析却表明树脂内有明显的浓度梯度。说明仅用液相浓度变化与模型方程拟合的方法来判断速率控制机理具有一定的局限性。