本文關(guān)鍵詞：釩鈦磁鐵礦中鎵的分離富集與測定方法研究

  更多相關(guān)文章： 鎵 釩鈦磁鐵礦 雙水相萃取 超聲輔助液-液微萃取 離子交換纖維

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,稀散元素鎵作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支撐材料而廣泛應(yīng)用于電子、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域。為了滿足日益增長的鎵金屬的需要,綜合開發(fā)、利用鎵資源已成眾多專家關(guān)注的焦點。目前,關(guān)于稀散元素鎵的分離富集及測定方法已有相關(guān)報道,但多數(shù)是針對粉煤灰、鋁土礦、閃鋅礦等經(jīng)冶煉有色金屬后的廢渣樣品。釩鈦磁鐵礦富含大量有色金屬,是西部重要的礦產(chǎn)資源之一,其原礦及提釩尾礦中都含有豐富的鎵,含量均達到綜合利用水平,具有一定的回收價值,但是針對基質(zhì)復(fù)雜的釩鈦磁鐵礦中鎵的分離富集與測定少見報道�；诖�,本研究針對釩鈦磁鐵礦原礦、精礦及尾礦中鎵建立了一系列的分離富集及測定方法。主要的研究工作及成果有:1.以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)為顯色劑,經(jīng)堿熔、萃取,分光光度法測定釩鈦磁鐵礦中鎵。最佳顯色條件是:在pH=3.2的鄰苯二甲酸氫鉀-鹽酸(KHP-HCl)緩沖溶液和3 mL 95%乙醇溶液中,一定量的Ga(III)與4 mL 0.5 g/L的PAN常溫下形成紅色絡(luò)合物,該絡(luò)合物在545 nm處具有最大吸收,表觀摩爾吸收系數(shù)為3.0×104 L?mol-1?cm-1。Ga(III)的質(zhì)量濃度在0.05-3μg/mL范圍與吸光度內(nèi)呈線性,檢出限為0.033μg/mL,相對標準偏差RSD=1.6%(n=7)。釩鈦磁鐵礦樣品經(jīng)氫氧化鈉和過氧化鈉堿熔、過濾、酸化還原鐵、乙酸丁酯萃取、蒸餾水反萃取Ga(III),使Ga(III)與大量基體元素分離以消除干擾。2.為了進一步提高方法靈敏度,基于硫酸銨((N H4)2SO4)能使聚乙二醇-2000(PEG-2000)相與水相分層,提出了聚乙二醇—硫酸銨—雙水相萃取分光光度法測定釩鈦磁鐵礦中的鎵。最佳條件是:在3 mL pH 3.5的鄰苯二甲酸氫鉀-鹽酸(KHP-HCl)緩沖溶液和7 mL PEG-2000水溶液中,Ga(III)與PAN形成紅色絡(luò)合物,加入8.0 g固體(NH4)2SO4振蕩,靜置,Ga(III)-PAN紅色絡(luò)合物分配在PEG-2000高聚相中,取高聚相于545 nm處測定其吸光度。該方法線性范圍為0.01-1μg/mL,檢出限為0.0033μg/mL,表觀摩爾吸收系數(shù)為1.26×105 L?mol-1?cm-1。與方法1相比,靈敏度提高,檢出限降低10倍。3.為了減少有機萃取劑用量,提高分析方法的靈敏度和選擇性,建立了以PAN為絡(luò)合劑、氯苯(C6H5Cl)為萃取劑的超聲輔助-分散液液微萃取-火焰原子吸收光譜(USADLLME-FAAS)測定釩鈦磁鐵礦中痕量鎵的新方法。最佳實驗條件為:在pH 3.5的鄰苯二甲酸氫鉀-鹽酸(KHP-HCl)緩沖溶液中,依次加入2 mL 0.5g/L的PAN溶液,500μL氯苯萃取劑、在30℃下萃取10 min。在最佳實驗條件下,對系列Ga(III)標準溶液進行富集、測定,工作曲線的線性范圍為0.1-1μg/mL,檢出限為0.07μg/mL,富集倍數(shù)為124,相對標準偏差(RSD)為13.54%。4.建立了聚丙烯基強酸性陽離子交換纖維分離富集痕量鎵的新方法。當(dāng)溶液pH為3,上柱流速為2 mL/min時,1000 mL 0.1μg/mL的Ga(III)可被0.1000 g聚丙烯基強酸性陽離子交換纖維定量吸附,10 mL 1.6 mol/L的硝酸溶液能將其定量洗脫,富集倍數(shù)達到100倍。該纖維對Ga(III)的吸附率隨溫度升高而增大,吸附以液膜擴散為主。經(jīng)Arrhenius公式計算的表觀活化能為38.71 kJ/mol。離子交換纖維對鎵的靜態(tài)飽和吸附容量為209.4 mg/g,交換吸附過程服從Freundlich經(jīng)驗式,吸附容易發(fā)生。在最佳吸附及洗脫條件下,對自然河水和自來水中的Ga(III)進行分離富集及加標回收試驗,結(jié)果表明,回收率介于86.3~104.4%之間,相對標準偏差(RSD)介于0.1~1.7%之間。本研究建立的三個分析方法已成功應(yīng)用于釩鈦磁鐵礦原礦(GBW07224)、精礦(GBW07226a)尾礦(GBW07227)標準樣品中鎵的測定,測定結(jié)果相對誤差介于-4.3%~2.4%,符合分析化學(xué)痕量分析要求。此外,建立了聚丙烯基強酸性陽離子交換纖維分離富集痕量鎵的新方法,為釩鈦磁鐵礦中鎵的綜合利用及后續(xù)研究提供方法支撐。
【關(guān)鍵詞】：鎵 釩鈦磁鐵礦 雙水相萃取 超聲輔助液-液微萃取 離子交換纖維
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TD955
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 引言12-24
• 1.1 鎵的概述12-13
• 1.1.1 鎵的性質(zhì)12
• 1.1.2 鎵的用途12-13
• 1.2 鎵的分布13
• 1.3 選題背景13-14
• 1.4 鎵的測定方法14-17
• 1.4.1 可見分光光度法14-15
• 1.4.2 熒光光度法15-16
• 1.4.3 原子吸收法16
• 1.4.4 電感耦合等離子發(fā)射質(zhì)譜法（ICP-MS）16-17
• 1.4.5 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）17
• 1.4.6 電化學(xué)法17
• 1.5 鎵的分離富集方法17-21
• 1.5.1 有機溶劑萃取18
• 1.5.2 非有機溶劑萃取18-19
• 1.5.3 離子交換樹脂19
• 1.5.4 萃淋樹脂法19-20
• 1.5.5 螯合纖維分離富集20
• 1.5.6 液膜分離20-21
• 1.6 本研究的主要內(nèi)容及意義21-24
• 第2章 堿熔1(2-吡啶偶氮)2萘酚光度法測定釩鈦磁鐵礦中的痕量鎵24-36
• 2.1 實驗材料24
• 2.2 儀器設(shè)備24
• 2.3 主要試劑24-25
• 2.4 實驗方法25-26
• 2.4.1 溶液的配制25-26
• 2.4.2 實驗方法26
• 2.5 結(jié)果與討論26-33
• 2.5.1 吸收曲線26-27
• 2.5.2 表面活性劑的選擇27
• 2.5.3 酸度對顯色反應(yīng)的影響27-28
• 2.5.4 緩沖溶液用量的影響28-29
• 2.5.5 顯色劑用量的影響29
• 2.5.6 乙醇用量的影響29-30
• 2.5.7 顯色時間30
• 2.5.8 顯色溫度30-31
• 2.5.9 絡(luò)合物組成31
• 2.5.10 共存離子的影響31-32
• 2.5.11 標準曲線32-33
• 2.5.12 樣品的測定33
• 2.6 本章結(jié)論33-36
• 第3章 聚乙二醇-硫酸銨-雙水相萃取分光光度法測定釩鈦磁鐵礦中的鎵36-46
• 3.1 實驗材料36
• 3.2 實驗儀器36
• 3.3 實驗試劑36
• 3.4 實驗方法36-37
• 3.4.1 主要溶液配制方法36-37
• 3.4.2 實驗方法37
• 3.5 結(jié)果及討論37-43
• 3.5.1 吸收曲線37-38
• 3.5.2 酸度的影響38
• 3.5.3 緩沖溶液用量的選擇38-39
• 3.5.4 顯色劑用量的選擇39-40
• 3.5.5 PEG-2000 溶液用量的選擇40
• 3.5.6 鹽的選擇40
• 3.5.7 (NH4)2SO4用量的選擇40-41
• 3.5.8 時間對吸光度的影響41
• 3.5.9 溫度對萃取體系的影響41-42
• 3.5.10 工作曲線42
• 3.5.11 共存離子的影響42-43
• 3.5.12 樣品分析43
• 3.6 本章結(jié)論43-46
• 第4章 超聲輔助分散液-液微萃取-火焰原子吸收測定釩鈦磁鐵礦中痕量鎵46-54
• 4.1 實驗材料46
• 4.2 主要儀器46
• 4.3 主要試劑46
• 4.4 原子吸收測定條件46-47
• 4.5 實驗方法47
• 4.5.1 主要溶液的配制47
• 4.5.2 實驗方法47
• 4.6 結(jié)果及討論47-53
• 4.6.1 萃取劑種類選擇47-48
• 4.6.2 pH值的影響48-49
• 4.6.3 絡(luò)合劑用量的影響49
• 4.6.4 萃取劑體積的影響49-50
• 4.6.5 萃取溫度的選擇50
• 4.6.6 萃取時間的選擇50-51
• 4.6.7 鹽濃度的影響51
• 4.6.8 共存離子干擾試驗51
• 4.6.9 工作曲線51-52
• 4.6.10 富集倍數(shù)計算52
• 4.6.11 樣品分析52-53
• 4.7 本章結(jié)論53-54
• 第5章 聚丙烯基強酸性陽離子交換纖維分離富集水體中痕量鎵54-66
• 5.1 實驗材料54
• 5.2 主要儀器54
• 5.3 主要試劑54-55
• 5.4 實驗方法55-56
• 5.4.1 聚丙烯基強酸性陽離子交換纖維的預(yù)處理55
• 5.4.2 靜態(tài)吸附實驗55
• 5.4.3 動態(tài)吸附實驗55
• 5.4.4 儀器條件及標準曲線55-56
• 5.4.5 吸附率、吸附量和洗脫率的計算方法56
• 5.5 靜態(tài)吸附實驗結(jié)果與討論56-59
• 5.5.1 富集介質(zhì)的選擇56-57
• 5.5.2 富集液p H值的影響57
• 5.5.3 吸附時間的影響57-58
• 5.5.4 飽和吸附容量的測定58-59
• 5.6 動態(tài)吸附實驗結(jié)果與討論59-62
• 5.6.1 富集液流速的影響59
• 5.6.2 富集液體積的影響59-60
• 5.6.3 洗脫劑的選擇60
• 5.6.4 洗脫劑濃度的選擇60-61
• 5.6.5 洗脫劑體積的選擇61
• 5.6.6 纖維重復(fù)使用實驗61-62
• 5.6.7 干擾實驗62
• 5.7 吸附機理探討62-65
• 5.7.1 溫度對吸附的影響及反應(yīng)速率常數(shù)的測定62-64
• 5.7.2 活化能計算64
• 5.7.3 等溫吸附曲線64-65
• 5.8 樣品分析65
• 5.9 本章結(jié)論65-66
• 結(jié)論66-68
• 致謝68-70
• 參考文獻70-76
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果76

【參考文獻】

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本文編號：845004