本文關鍵詞：腐植酸分離溶液中鐵鋁的實驗研究　出處：《昆明理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：腐植酸是一種天然的高分子螯合材料。它不僅具有纖維素狀的網(wǎng)絡多孔性結構,而且還含有較多的極性官能團,如羧基、酚羥基、醇羥基、醌基、烯醇基等。對于金屬離子而言,腐植酸能顯示出酸性、離子交換性、絡合螯合性等。這是因為腐植酸分子內的各種羧基、羥基、酚基、脂肪族等可以和金屬離子或者金屬氧化物形成配合物,從而可以實現(xiàn)對金屬離子的吸附作用。目前,國內鐵鋁分離的方法主要有物理法和化學法。物理法的工藝流程簡單,成本較低,但是它只適用于結構簡單的鐵鋁嵌體,適用范圍很有限。在化學法中,樹脂分離法的效果較好。然而這些樹脂需要人工合成,不同的樹脂的合成條件不同,有的合成條件甚至不容易控制。與此同時,大量的研究表明：不同的金屬具有不同的性質,腐植酸對不同金屬離子的吸附量會有所不同。因此,開展天然的腐植酸螯合材料在這方面的應用具有一定的價值。本文嘗試將腐植酸應用于鐵鋁分離的實驗中,探究腐植酸對鐵鋁的分離性能。本研究重點開展褐煤腐植酸對鐵鋁離子的分離性能,并將之與人工合成的水楊酸螯合樹脂的分離性能進行比較。具體開展的研究內容如下：(1)制備腐植酸和水楊酸型螯合樹脂。利用堿溶酸析的方法,從褐煤中提取腐植酸,并用FTIR分析方法對其進行了檢測。利用氯甲基化的交聯(lián)聚苯乙烯和5-氨基水楊酸(ASA)發(fā)生親核取代反應,制備了水楊酸型螯合樹脂,并用FTIR分析方法對其進行了檢測。(2)腐植酸對鐵鋁分離性實驗。首先由鐵鋁單離子的吸附實驗,探索腐植酸對鐵鋁離子的吸附可行性。然后,在溶液pH和吸附溫度變化及吸附時間不變的條件下,做腐植酸吸附鐵鋁混合離子實驗,可得不同條件下被腐植酸吸附的鋁鐵質量。由實驗數(shù)據(jù)可知：在單離子吸附試驗中,腐植酸對鐵、鋁的最大吸附量分別為：0.79mg/g、1.57 mg/g;在混合離子吸附試驗中,對鐵、鋁離子的最大吸附量分別為：0.69mg、1.19 mg/g。在溶液pH為0.5、吸附時間為1h及吸附溫度為308K的條件下,鋁鐵的最大分離比可達3.08。(3)腐植酸與水楊酸螯合樹脂鐵鋁分離實驗的對比。采用上述兩種吸附劑分別對單一金屬離子的溶液和鐵鋁混合離子的溶液進行吸附實驗,從而得到兩種吸附劑對鐵鋁單離子的吸附效果和對鐵鋁混合離子的分離能力。在單離子實驗中,水楊酸螯合樹脂的吸附效果較好。在鐵鋁分離的實驗中,腐植酸的分離性較好。水楊酸螯合螯合樹脂對鐵鋁的分離比最高可達1.16,腐植酸對鐵鋁的分離比最高可達3.08。(4)腐植酸鐵鋁分離工藝條件的優(yōu)化。通過響應曲面法對腐植酸分離鐵鋁工藝條件進行優(yōu)化,可得知：pH對兩種離子吸附的效果影響比較大。腐植酸分離鐵鋁離子的較優(yōu)工藝條件是：溶液pH為0.5,吸附時間為0.5h,吸附溫度為338K,此時得到腐植酸吸附鐵的質量為0.5035mg/g,吸附鋁的質量為2.0991mg/g。此工藝條件中吸附鐵量較小,吸附鋁量較大,可使分離比達到4.17。(5)腐植酸的鐵鋁分離性能理論分析。由腐植酸對鐵鋁離子吸附等溫實驗,分別繪制腐植酸吸附鐵鋁離子的等溫吸附線,得到相關實驗數(shù)據(jù)。然后分別用Langmuir模型和Freundlich模型對實驗數(shù)據(jù)進行擬合,從而判斷腐植酸對鐵鋁離了的吸附更適合于Langmuir吸附模型。最后,由吸附模型的方程式及熱力學方程式,進行計算,得到腐植酸吸附鐵鋁離子的焓值、熵值及吉布斯自由能,進而對其進行熱力學理論分析。分析結果表明：腐植酸對鐵離子的吸附屬于自發(fā)吸熱的過程,對鋁離子的吸附屬于自發(fā)放熱的過程。推測到腐植酸對鐵鋁的吸附過程是物理吸附和化學吸附共存的復雜吸附過程。(6)產(chǎn)品的表征。采用FTIR、SEM-EDS及ICP對吸附材料進行了表征,考察了吸附材料中金屬離子含量的變化,進而分析吸附材料吸附鐵鋁金屬離子的情況。
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O636.9;TQ028

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