發(fā)布時間：2020-04-18 02:08

【摘要】：海水是化學資源的寶庫,其中鉀總儲量達500萬億噸,從可持續(xù)資源利用角度來看,從海水中提取鉀鹽前景遠大。粒狀離子篩提鉀操作存在不連續(xù)、周期長及設備占地面積大等缺點,而鉀離子篩膜適于連續(xù)分離,可以克服以上缺點,因此研制新型鉀離子篩膜對進一步提高海水提鉀技術的市場競爭力有重要意義。 首先對高硅鋁比鉀離子篩的合成條件進行考察。以NaAlO2、水玻璃(27.9%SiO2)為原料,KOH為堿源,以四丁基溴化銨、正丁胺、異丙醇、己內酰胺為模板劑,分別考察了硅鋁比、堿度、模板劑、晶化溫度和晶化時間對鉀離子篩晶相結構、產(chǎn)率和交換容量的影響,優(yōu)化合成條件為：以四丁基溴化銨為模板劑,在摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H20配比下,120℃條件下合成12 h。合成的鉀離子篩為鉀型鈣十字沸石,其海水中的鉀離子交換容量為56.96mg/g左右,外形為十字交叉放射狀。 在四丁基溴化銨為模板劑,摩爾比為6.68K20:19.3Si02:1Al2O3:624H20配比下,二次水熱合成鉀離子篩膜,考察了支撐體性能、水熱合成次數(shù)、合成溫度以及焙燒溫度和速率對合成鉀離子篩膜的影響。鉀離子篩膜的最佳合成條件為：在四丁基溴化銨為模板劑和上述配比條件下,于150℃條件下水熱晶化12h；合成三次和四次時,SEM表征表明,所獲得的鉀離子篩膜表面連續(xù)致密、完整,膜厚度約為15gm,膜層與膜管結合比較緊密；單氣體滲透性測定表明,合成三次和四次所獲得的鉀離子篩膜,單一氣體H2/N2的理想分離因數(shù)可達到6.13和7.43,大于H2/N2的Knudsen擴散比值3.74,說明所合成的離子篩膜沒有缺陷。 通過鉀離子篩膜的離子交換實驗,測定出常溫下K+/Ca2+、K+/Mg2+、K+/Na+離子對的分離因數(shù)分別為：αK+/Ca2+=+∞,αK+/Mg2+=+∞,αK+/Na+=224.78。結果表明,鉀離子篩膜對海水中的K+具有很好的選擇分離性能,可以使鈣鎂離子完全不通過,對Na+的選擇分離系數(shù)為224.78,相對于鈣十字沸石鉀離子篩粉末的選擇分離系數(shù)95.46,鉀離子篩膜的選擇性分離系數(shù)得到很大提高。 本文的研究成果表明,鉀離子篩膜可以很好的使K+與Ca2+、Mg2+、Na+分離,展示出在海水提鉀中的良好應用前景。
【圖文】：

不滿足骨架的高對稱性，因此他們通常被認為是“無序”的。如LTA八元環(huán)內的Na+偏離中心，它可以與3個骨架氧原子接近(圖1一l)，但由于通過八元環(huán)的中心存在一個4重軸，Na+可能在4個等效位置。然而，每個八元環(huán)內只有一個Na+，因此Na+可能在4個等價位置上跳躍(動態(tài)無序)或靜止，但占據(jù)不同八元環(huán)中的不同位置(靜態(tài)無序)。傳統(tǒng)的X射線衍射分析不能區(qū)別這兩種情況，分析結果將給出每個等價位置上有1/4個Na+離子，即每個位置上Na+的占有率為1/4。關于FAu類型分子篩中陽離子位置的研究很多[21一23]，F(xiàn)Au中的陽離子位置一般都處于立方晶胞的對角線上，用I、I/、11、11‘、11“、111、111/、u等符號表示，如圖卜2所示，工位于六方柱籠中心;工/位于(SoD籠)中，距六方柱籠的六元環(huán)中心約IA，H、11/位于八面沸石籠中;n/位于B籠內，距八面沸石的六元環(huán)中心約IA，m、m/位于八面沸石籠壁附近的位置。m位于b籠上的四元環(huán)上，經(jīng)過一個非常小的非對稱擾動，，m上的陽離子很容易移到111/上;u位于b籠中心。

192口6*12)個T原子位置。圖l一3中給出了TBU中含有24個AI原子和21個Ai原子的結構示意圖。當4個TBU連接起來時，一個含有24個T原子的B籠就會形成(圖1一4中虛線表示)，這就意味著一個晶胞可以由8個B籠組成(192=8*24)。在X88分子篩中，存在籠1、籠2和籠3三種類型的籠，它含有 2.6(1.3*2)個籠1、2.7個籠2和2.7個籠3。，，， 靳形成的SOD籠原來的SOD籠圖l一3含有24個或21個Al原子的TBUS和處于中心的含有24個T原子的SOD籠.為Al(a)TBU(24AI)(b)TBU(ZIAI)(e)TBU(21AI)[20]Fig.1一 3TBUSeontainingtwentyfourortwentyone A]andSODeageeontaining24Tinthecenter圖1一4個TBUs的連接與一個新形成的SOD籠(虛線表示){201Fig.l一 FourTBUSeonneetingwiththeformation andanewSODeage2.3有機胺物種在高硅分子篩和磷酸鹽分子篩的合成中，通常要引入有機胺作為結構導向劑和模板劑，對特定孔道和籠結構的生成起著:“、空間填充作用[24]模板劑在骨架中有空間填充的作用，能穩(wěn)定生成的結構。如在ZSM型分子篩的形成中
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：P746.2

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 孫麗慧;鉀離子篩膜的制備及應用性能研究[D];中國海洋大學;2012年

本文編號：2631583