离子交换平衡和动力学的研究(Ⅲ) Y~(3+)-H~+交换平衡和动力学

用强酸性阳离子交换树脂研究了Y~(3+)-H~+交换反应的平衡和动力学,测定了反应的等温线,求得合理热力学平衡常数Ka=1.9×10~2。实验表明,正交换反应RH/Y~(3+)符合一般规律,即在低浓度时,系液膜扩散机理,高浓度时,系粒内扩散机理;而逆交换反应R_3Y/H~+在本实验的浓度和搅拌速度下,均为粒内扩散机理。正逆交换反应机理的差别是树脂对三价稀土元素Y~(3+)具有极高的亲和性所致。估算了液膜互扩散系数与液膜厚度的比值。用电子计算机求算了随交换剂组成变化的积分粒内互扩散系数。     

土壤颗粒表面电场作用下固-液界面Mg~(2+)-K~+与Ca~(2+)-K~+交换动力学的比较研究

通过恒流法研究了不同表面电场作用下Mg2+、Ca2+吸附动力学.结果发现:(1)实验初期阶段是强静电力作用下的零级动力学过程和一定反应时间后的弱静电力作用下的一级动力学过程,且零级速率过程和一级速率过程之间存在明显的转折点;(2)不同电解质构成中Ca2+的吸附速率明显快于Mg2+的,平衡吸附量也大于Mg2+的,且Ca2+在土壤颗粒表面的覆盖度比Mg2+在土壤颗粒表面的覆盖度高;(3)离子的相对有效电荷系数与土壤颗粒表面电场作用的不同是各体系中Ca2+、Mg2+吸附动力学有差别的根本原因;(4)根据离子吸附的理论模型可以分别计算出速率系数、平衡吸附量、离子在土壤颗粒表面的覆盖度以及固定液的体积,这些参数可以定量评估土壤颗粒表面电场对离子吸附动力学的影响.     

K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对胜利褐煤平衡复吸水的影响

以胜利褐煤为研究对象,利用FT-IR等手段,用灰分、不同湿度下的平衡复吸水含量等,系统研究了不同相对湿度下K+、Na+、Ca2+、Mg2+的水合作用对胜利褐煤平衡复吸水含量的影响。结果表明,相同浓度不同类型的金属离子与煤样的交换能力的趋势为Ca2+Na+K+Mg2+。金属离子对胜利褐煤平衡复吸水含量影响力的顺序为Mg2+Ca2+Na+≈K+。相对湿度高时,平衡复吸水含量的主要控制因素为游离水分子之间的分子作用力;相对湿度中等时,平衡复吸水含量的主要控制因素为金属水簇与毛细管之间的毛细管作用力;相对湿度低时,平衡复吸水含量的主要控制因素为金属离子的水合作用。     

离子交换树脂的孔结构与Sm~(3+)-(?)_4~+交换动力学

研究了Sm~(3+)在EDTA—NH_4Ac(pH=3.0)溶液和五种交联度相同但孔结构各异的磺酸型大孔离子交换树脂间的交换动力学,比较了25℃时的液膜扩散常数,粒内扩散常数、液膜扩散律速所经历的时间和半交换期,得到的结果表明,前报中关于UO_2~(2+)-H~+交换动力学与树脂孔结构间的依赖关系亦适用于本体系,即适当的孔径范围与较高的内扩散常数相联系而高的比表面会增大液膜扩散常数。与UO_2~(2+)传质不同之点在于,高的比表面不能减缩液膜扩散律速所经历的时间,这可能和Sm—EDTA络合物解离速度较慢有关。     

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     

蛋白质的离子交换平衡及动力学

众所周知,离子交换色层是蛋白质分离的有效方法,而离子交换平衡及动力学是决定分离效果的重要因素。本文介绍了蛋白质在离子交换剂及水溶液之间分配的平衡关系式以及离子交换速度方程。此外,还讨论了实验方法。     

离子交换动力学的研究——Ⅱ.在阳离子交换树脂上钴(Ⅱ)和钙的粒子扩散系数的测定

本文报告钙式树脂[含痕量钻(Ⅱ)]和氯化钙溶液,钻式树脂和氯化钙、氯化镁及氯化钡溶液的粒子扩散速率的测定。个别离子的迁移率对交换速率有影响,粒子扩散系数随平衡分数而改变。在Zerolit 225离子交换树脂上,钻(Ⅱ)和钙的粒子扩散系数依次为1.98×10^-7和1.37×10^-7厘米²·秒^-1。     

TP207树脂吸附La~(3+), Ca~(2+)及La~(3+)/Ca~(2+)分离系数测定研究

通过静态吸附和解吸试验系统研究了氯化体系中TP207树脂吸附La~(3+)和Ca~(2+)的规律,考察了吸附时间、吸附温度、吸附浓度和pH值对树脂吸附容量的影响,以及HCl浓度对负载树脂解吸率的影响,并得出了优化条件下的La~(3+)/Ca~(2+)分离系数。结果表明:在吸附时间5 h,吸附温度25℃和pH值为4.10的条件下, TP207树脂对La~(3+)和Ca~(2+)吸附容量分别为1.25和0.23 mmol·g~(-1)。在此条件下, La~(3+)/Ca~(2+)分离系数超过13,树脂循环利用20次后吸附容量下降10%,为工业生产中提La~(3+)除Ca~(2+)工艺提供了新的技术支持。     

金属离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+))与鸟嘌呤异构体配合物的稳定性

在B3LYP/6-311++G**水平上用极化连续介质模型(PCM)系统研究了金属离子(M+/2+=Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Zn2+)和十三种鸟嘌呤异构体形成的配合物GnxM+/2+(n为鸟嘌呤异构体的编号,x表示M+/2+与鸟嘌呤异构体的结合位点)在气(g)液(a)两相中的稳定性顺序.着重探讨了液相中配合物的稳定性差异,并且从溶质-溶剂效应、结合能、形变能及异构体的相对能量等几个方面分析了造成稳定顺序发生变化的原因.报道了溶液中这五种金属离子与鸟嘌呤异构体结合形成的六种基态配合物:aG1N2,N3Na+,aG1N2,N3K+,aG1O6,N7Ca2+,aG1N2,N3Mg2+(aG1O6,N7Mg2+),aG2N3,N9Zn2+.可以看出,除了在Zn2+配合物中鸟嘌呤异构体为G2外,构成其余四种金属离子配合物的鸟嘌呤异构体都是G1,但结合位点不同.同时对气相中各类配合物稳定性也进行了系统的排序,并报道了几种较稳定的配合物,如:gG3N1,O6K+,gG5N1,O6K+,gG3N1,O6Ca2+/Mg2+,gG4O6,N7Ca2+/Mg2+.     

Ca~(2+)交联聚丙烯酸钠的合成及其对Pb~(2+)的吸附研究

利用溶液聚合法和Ca~(2+)表面交联法制备了Ca~(2+)交联的聚丙烯酸钠(CPAANa)。在25℃条件下,以CPAANa为吸附剂,开展了对Pb~(2+)的吸附研究工作,以FT-IR,SEM和TGA测试手段分析了吸附前后CPAANa样品的变化。吸附研究显示,CPAANa在p H值为2~5.5的范围内具有很好的吸附性能,对初始浓度低于300mg/L的Pb~(2+)废水可以达到99%以上的去除率。CPAANa对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,其等温曲线符合Langmuir吸附模型,由此得到的最大吸附量为650.34mg/g。由D-R模型得出的平均吸附自由能E=26.1k J/mol,表明CPAANa对Pb~(2+)的吸附属于化学吸附。重复利用实验显示,该材料具有较好的重复利用性能。     

改性香蕉叶对Ca~(2+)的吸附性能研究

以改性香蕉叶作为吸附材料吸附溶液中的Ca~(2+),研究了Na OH浓度和反应时间对香蕉叶改性效果的影响,并研究了吸附时间、温度、吸附剂用量、Ca~(2+)初始质量浓度、溶液p H值对改性香蕉叶吸附性能的影响,包括吸附平衡和吸附动力学过程。结果发现,改性香蕉叶吸附剂的最佳制备方案为:Na OH浓度为0.2mol/L,反应时间为1h;改性香蕉叶吸附剂对Ca~(2+)的吸附平衡较好地符合Langmuir吸附等温式,其吸附动力学符合准二级动力学模型,由此确定其吸附类型为化学吸附;通过红外光谱分析和扫描电镜显示,改性的过程可除去香蕉叶纤维表面的果胶、半纤维素、木质素,使Ca~(2+)更容易接触纤维表面而被吸附。     

ATP与Mg~(2+)、Ca~(2+)生成配合物反应的热力学研究

核苷酸类化合物与二价金属离子生成配合物的反应,在生物体内起着重要作用。许多科学工作者采用不同的手段,对这类反应进行了研究。但是由于实验方法和实验条件上的差异,所得结果亦不尽相同。Mg~(2+)和Ca~(2+)作为ATP酶的激活剂,参与ATP酶催化水解ATP的反应。一般认为该反应的机理是ATP先与Mg~(2+)、Ca~(2+)生成配合物ATPMg~(2-)与ATPCa~(2-),然后被催化水解。本文采用微量量热法,研究了这一中间过程。对于ATP-Mg~(2+)体系测定的结果,与在相似实验条件下用微量量热法得到的文献值相吻合,验证了数据的可靠性。对于ATP-Ca~(2+)体系,     

胜利褐煤Ca~(2+)负载量对其平衡复吸水含量的影响

以胜利褐煤为研究对象,利用XRF、FT-IR等手段,采用灰分、pH值、不同相对蒸气压下的复吸水含量等参数,研究了Ca2+的离子效应对褐煤在不同相对蒸气压下复吸水含量的影响。研究结果表明,煤中Ca2+的负载量随用于交换的钙离子溶液浓度的增大而增加。煤中Ca2+的负载量对煤样的平衡复吸水含量影响较大,Ca2+负载量越大,煤样的平衡复吸水含量越大。相对蒸气压高于92%平衡复吸水含量的主要控制因素为游离水分子与游离水分子之间的相互作用力。相对蒸气压在11%~92%平衡复吸水含量的主要控制因素为金属水簇Ca+(H2O)n与毛细管之间的毛细管作用力。     

离子交换过程的基础研究(Ⅰ)—M~(Z+)—■—H~+及M~(Z+)—■离子交换

本文用大孔磺酸树脂SA—209(×8)研究了Li~+、Ca~(2+)、Co~(2+)、Tm~(3+)对H~+正、逆离子交换过程以及~(59)Co~(2+)—、~(169)Tm~(3+)—~(170)Tm~(3+)同位素交抉过程。用前报中提出的界面吸附双电层模型及解离机制满意地解释了实验事实。     

Tl~(3+)-H_2O_2-Fe~(2+)体系的反应动力学研究

本文用TI(Ⅰ)离子选择性电极测定了TI~(3+)-H_2O_2-Fe~(2+)体系的反应参数,据此计算了该体系的反应级数,得到了反应速率方程式。对该反应体系的反应机理进行了探讨,并用稳态处理法对所提出机理进行验证,其结论与实验所得速率方程完全相符合。     

K~+、Ca~(2+)和Fe~(3+)对和丰煤热解产物分布、结构及品质的影响

将K~+、Ca~(2+)、Fe~(3+)的硝酸盐用于处理脱灰和丰煤样(K-DC、Ca-DC和Fe-DC),在热重分析仪中考察了处理煤样的失重特征和气体逸出规律。结果表明,处理煤样的总失重率减少,CO_2和H_2的浓度较原煤(DC)的高。通过固定床研究了处理煤样热解过程中产物的分配规律,采用元素分析、FT-IR、模拟蒸馏和GC-MS等分析了半焦的结构特征和焦油的组成与品质。结果表明,与DC相比,处理煤样的半焦和气体产率增加,焦油产率降低,相应半焦的不饱和度和缩合程度降低。在各金属组分的作用下,焦油中的轻质组分分率增加,其中,Fe~(3+)的作用最为显著,其值增加了22.4%。GCMS结果表明,长链烷烃含量高达70%,是焦油组分重的主要原因,K和Fe组分可促进其分解。     

三聚磷酸二氢铝吸附Cd~(2+)的动力学研究

采用动态吸附法研究三聚磷酸二氢铝吸附镉离子的动力学行为并进行吸附活化状态热力学参数分析。结果表明,当三聚磷酸二氢铝粒径小于150μm、搅拌器转速大于200r/min、Cd2+的初始浓度为500mg/L时,三聚磷酸二氢铝对镉离子的化学吸附符合二级反应动力学方程,吸附速率常数k与温度T之间的关系符合Arrhenius方程式,吸附的活化能为Ea=27.93kJ/mol,吸附的频率因子A=65.33L/mg·min,ln(k/T)与1/T之间的关系符合Eyring公式,其活化焓ΔH=25.44kJ/mol,活化熵ΔS=-218.54J/mol·K。     

Ce~(4+)改性阳离子交换树脂催化环氧化反应的研究

以732#强酸性阳离子交换树脂为载体,采用离子交换法合成了Ce4+改性离子交换树脂催化剂,考察了Ce4+浓度、吸附温度和pH值等因素对树脂改性的影响,并测试了催化剂的重复使用性能。结果表明,当Ce4+浓度为0.1mol/L左右,常温25℃、pH值接近中性时,Ce4+改性阳离子交换树脂的催化活性最佳,且重复使用6次仍保持较高的催化活性。试验利用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)和能谱仪(EDS)等对改性树脂的结构进行分析表征,结果表明,改性后的树脂中氢元素大部分被Ce4+离子所替代,其酸性和稳定性均有所提高。将Ce4+改性732#阳离子交换树脂作为催化剂应用于生物柴油环氧化反应中,产物环氧值较高。     

交联羧甲基红薯淀粉降低水中Ca~(2+)含量的研究

以环氧氯丙烷为交联剂,氯乙酸为羧甲基化试剂,合成交联羧甲基红薯淀粉并且研究其降低水中的Ca2+含量的效果.结果显示,交联羧甲基红薯淀粉吸附ca2+的适宜条件为,淀粉取代度0.721、2%淀粉用量、pH 8,吸附时间30min、吸附温度70℃下,交联羧甲基红薯淀粉对水中Ca2+的吸附量可达4.53mmol/L,Ca2+清除率为75.33%.交联羧甲基红薯淀粉吸附Ca2+的行为遵从Langmuir等温吸附方程.