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。     

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.     

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。     

协同萃取液膜体系从Li+、Na+、K+混合溶液中提取Li+

从卤水、海水中提取Li是目前较为活跃的研究课题。用液膜法从Li~+、Na~+、K~+混合溶液中分离Li~+的报道很少。协同效应在乳状液型液膜中的应用还未见报道。本文采用噻吩甲酰三氟丙酮(HTTA)和磷酸三丁酯(TBP)作为混合载体的液膜体系,快速、高效地从Li~+、Na~+、K~+的混合溶液中分离、浓缩Li~+,为从卤水、海水中提取Li~+提供了重要的依据。     

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。     

双阳离子体系高通量丝光沸石膜的合成及其乙酸脱水应用（英文）

采用多种表征技术详细研究了碱金属阳离子对丝光沸石分子筛膜生长和渗透汽化性能的影响。结果表明,Li~+、Na~+、K~+和Cs~+以及Na~+-Li~+、Na~+-K~+和Na~+-Cs~+的不同离子组合对丝光沸石分子筛膜的形貌和性能有很大影响。研究发现,碱金属阳离子通过促进硅在初始凝胶中的溶解,在硅铝酸盐的重排过程中起到结构导向作用,进而起到构筑丝光沸石晶体骨架结构的作用。Na~+对丝光沸石晶体的结晶有明显的促进作用,而Li~+、K~+和Cs~+在相同的结晶时间内表现出较慢的结晶速率。在合成凝胶中用K~+代替少量Na~+可以显著改善膜表面的亲水性。特别是合成凝胶中Na~+/K~+比(n_(Na~+)/n_(K~+))为2时,形成了更致密、更亲水的丝光沸石分子筛膜,显示出更高的渗透汽化性能。对于90℃下HAc质量分数为90%的HAc/H_2O混合物的分离,该膜显示出2.67 kg·m~(-2)·h~(-1)的高渗透通量和约为4 000的分离因子。此外,最优条件下合成的丝光沸石分子筛膜在90℃下长达240 h渗透汽化分离90%的HAc/H_2O混合物依然显示优越的酸稳定性。     

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.     

固定床离子交换树脂对K+吸附特性的研究

以固定床离子交换树脂对K~+的吸附过程进行研究,考察了固定床中不同时间及轴向高度中KCl溶液浓度的变化、轴向各区域内树脂对K~+吸附量和吸附率的变化以及KCl溶液表观输送速度和原料液初始浓度对固定床吸附K~+的影响。结果显示,固定床轴向各区域内树脂对K~+吸附量均随时间而增大,而对K~+的吸附率随时间逐渐减小;随着KCl溶液表观输送速度的增大,穿透时间缩短,树脂对K~+的吸附量增加,但对K~+的吸附率由48.43%降至43.02%;相同轴向高度下穿透时间随KCl浓度的增加而缩短,树脂对K~+的吸附量随KCl浓度的增加而变大,对K~+的吸附率由37.75%增至55.20%。     

磺化聚砜醇水分离膜的研究

磺化聚砜是一种性能优异的离子交换膜材料,本文采用磺化反应合成了一系列不同离子交换容量(IEC)的磺化聚砜,研究了磺化聚砜膜的离子交换容量与醇水分离性能的关系,考察了用不同碱金属碱中和后膜分离性能的变化规律,结果表明:随着离子交换容量的增大,渗透通量增大,而分离因子在IEC=1.0meq/g左右出现最大值。不同碱金属离子膜的渗透通量按下列次序递减:L_i~+>Na~+>K~+,分离因子变化次序刚好相反。此外,料液温度,料液浓度对膜的醇水分离性能有较大的影响。     

(M,Na)ZSM-5沸石合成中的阳离子效应 Ⅰ.沸石成胶、成核及晶化过程的阳离子效应

研究了ZSM-5沸石合成过程中(类)碱金属阳离子对沸石成胶、成核及晶化过程的影响。修正了高硅晶化平衡模型;探讨了M~+离子对此配料胶体的胶粒组成和结构的影响。发现M~+离子通过沸石配料表观pH值及本身物化性质控制沸石成核。实验结果表明,因Na~+,NH_4~+离子的竞争作用,在ZSM-5与沸石合成中发生二次成核。K~+离子的存在促进了ZSM-5沸石向α-SiO_2的转变,它是水溶液结构、ZSM-5沸石结构破坏阳离子     

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。     

MER型沸石骨架和骨架外阳离子的分子模拟

针对MER型沸石骨架和骨架外阳离子进行分子模拟研究。采用密度泛函理论(DFT)计算MER型沸石骨架中Al替代Si的替代能,确定了沸石骨架中Al替代Si的位置顺序,其优先位置为T_2;确定了骨架最小Si/Al为1.67。在此基础上,应用巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法模拟MER型沸石骨架外阳离子的位置,并用DFT计算其结合能。结果表明,骨架外K~+、Na~+及NH_4~+有3种吸附位置,K~+优先占据弯曲的八元环;吸附位置中,K~+与NH_4~+优先吸附在Ⅱ位,其次是Ⅰ位,最后是Ⅲ位;在低Si/Al时,Na~+优先吸附在Ⅱ位和Ⅰ位,随Si/Al增加,Na~+优先吸附在Ⅲ位;从结合能的角度,沸石对K~+的吸附能力最强,其次是Na~+,最后是NH_4~+;Ⅲ位阳离子最容易交换,其次是Ⅰ位,最难交换的是Ⅱ位;阳离子与骨架的结合能越大,MER型沸石骨架外阳离子与骨架原子O和Al的平均距离越小。     

扎赉诺尔褐煤在液相中吸附特性的研究 Ⅴ.扎赉诺尔褐煤及其炭化物对酚的吸附

用实验方法测定了扎赉诺尔褐煤及其炭化物在液相中的吸酚效果,并研究了其孔隙结构、表面电量、溶液pH 值、吸附温度等对吸附的影响。实验表明,含有Na~+、K~+离子的扎赉诺尔褐煤炭化物对酚有较大的吸附能力。控制一定的pH 值,有利于对酚的吸附。这种方法可以用于低浓度含酚废水的处理。     

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。     

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。     

12-十八烷基-1, 4, 7, 10-四氮杂环十三烷-11, 13-二酮液膜传输Cu^2+ 的动力学研究

合成了新的大环配体12-十八烷基-1, 4, 7, 10-四氮杂环十三烷-11, 13-二酮(odt), 研究了odt的液膜传输Cu^2+的动力学。结果表明传输过程为串联一级反应,k~1=8.1×10^3h^-1, K~2=5.5×10^-2h^-1。载体odt与Cu^2+生成配合物的反应速率比配合物离解反应速率小, 前者为速率控制步骤。传输过程无阴离子参加, 但受溶液酸度控制, 根据酸度的不同, 可将Cu^2+选择性地由低浓度向高浓度传输, 这与细胞对金属离子的主动传输类似。