【摘要】：離子交換在鎢冶煉工藝中有著重要的應用,但相關的熱力學研究缺乏系統(tǒng)性。在其它領域,Langmiur和Freundlich兩種經(jīng)典的起源于固體對氣體吸附的模型被大量用于研究離子交換過程。然而,離子交換與固體對氣體的吸附過程有著本質(zhì)的區(qū)別。對于氣體的吸附過程,吸附劑的活性位點可能吸附有氣體,也可能以空位的形式存在。而在離子交換過程中,樹脂的帶電功能團必須要吸引異種電荷離子,不可能以空位的形式存在。因此,經(jīng)典的吸附模型能否應用于離子交換平衡的研究值得深入的探討。本論文以鎢冶金離子交換過程為研究和理論驗證的對象,基于離子交換反應的基本原理,旨在尋找一種適合離子交換平衡的熱力學研究方法,求算包括靜態(tài)離子交換過程和交換柱中動態(tài)離子交換過程的熱力學參數(shù)。本論文主要工作和結(jié)論如下:(1)通過離子交換平衡實驗,獲得了不同溫度下WO_4~(2-)與Cl~-離子交換的平衡數(shù)據(jù),以及25℃時鎢溶液常見陰離子與Cl~-離子交換的平衡數(shù)據(jù)。根據(jù)離子交換的基本關系式,推導了樹脂加入量與被解吸離子或被吸附離子的數(shù)學關系式。將該數(shù)學關系式用于處理上述實驗數(shù)據(jù),可直接擬合求得了離子交換反應的平衡常數(shù)。對于WO_4~(2-)與Cl~-離子交換,ΔH和ΔS分別為9.574和0.074 kJ/mol,表明該過程是吸熱反應。鎢冶煉常見陰離子與Cl~-離子交換的平衡常數(shù)按F~-、WO_4~(2-)、MoO_4~(2-)、PO_4~(3-)、AsO_4~(3-)、MoS_2O_2~(2-)和MoS_4~(2-)的順序增大。(2)基于較為充分的論證和實驗,謹慎地評價了經(jīng)典的Langmuir模型和Freundlich模型應用于離子交換平衡的合理性。通過對比各方法處理實驗數(shù)據(jù)的能力,可知,在氯型季銨樹脂與各種價態(tài)陰離子交換反應中,以及鈉型強酸性陽離子樹脂與K~+和Ca~(2+)交換反應中,基于離子交換平衡的新算法對實驗數(shù)據(jù)的擬合程度好,所得常數(shù)項具有明確的物理意義,展現(xiàn)出一定的優(yōu)越性。(3)利用離子色譜儀研究鎢冶煉體系常見陰離子在不同淋洗條件下的動態(tài)交換行為。通過不同柱溫下離子在色譜柱保留時間的數(shù)據(jù),計算獲得了NaOH和Na_2CO_3淋洗條件下各離子在色譜柱交換的ΔH、ΔS'、ΔG'等熱力學參數(shù)。結(jié)果表明Na_2CO_3淋洗條件下各離子動態(tài)交換的ΔH明顯小于NaOH淋洗條件所得的數(shù)據(jù),表明該體系離子交換的熱效應較小。這兩種淋洗體系下各離子的ΔG'_(298)的大小與這些離子在該淋洗條件下的保留時間順序是完全一致的。由此可見,對于多離子共存體系,采用離子色譜的方法研究其動態(tài)交換過程的熱力學是有效的。
【圖文】：

圖 1.2 離子色譜儀工作原理儀的制造工藝和信號檢測分析技術(shù)的進步，其精確度和重同型號的色譜柱有不同的分離功能，離子色譜儀有陽離子之分，陰離子色譜柱主要應用于水處理中的氯離子、氟離譜儀可以對多種陰離子進行同時檢測，并且檢測所需要的

陰離子混標經(jīng)離子色譜儀分析后所得色譜圖
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF841.1

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本文編號：2632859