發(fā)布時間：2020-11-06 08:28

　　 離子型稀土礦因其含有作為國家戰(zhàn)略資源的中重稀土元素而備受關(guān)注,其中的稀土元素主要以離子相吸附在礦體細顆粒表面,目前主要采用硫酸銨溶液原地浸礦法進行開采,吸附在礦體細顆粒表面的稀土離子與溶液中的銨離子發(fā)生離子交換而進入溶液,含有稀土離子和銨離子的溶液在礦體內(nèi)運動并不斷和礦體顆粒發(fā)生相互作用,最后在礦山特定部位將浸礦母液收集并處理。因此,研究固體顆粒表面與溶液間稀土離子和銨離子的吸附解吸,及稀土離子和銨離子在固體顆粒表面的競爭吸附規(guī)律,對研究離子型稀土礦的資源開采和相關(guān)環(huán)境保護具有重要的理論與實踐意義。本研究以硝酸鑭、硫酸銨為吸附質(zhì),高嶺土為吸附劑。首先,測定了與高嶺土吸附性能相關(guān)的理化性質(zhì);接著,進行鑭元素的批吸附實驗及其連續(xù)提取的鑭元素解吸實驗;然后,進行銨離子的批吸附實驗及其連續(xù)提取的銨離子解吸實驗;最后,進行鑭元素與銨離子在高嶺土表面的競爭吸附實驗。研究結(jié)果表明:(1)鑭元素在高嶺土表面的吸附隨著溶液濃度的增加呈先上升,再平緩,再上升三個階段。溶液pH從3增大到6,高嶺土表面出現(xiàn)膠態(tài)相鑭的最低鑭離子濃度從9.95 mmol/L降低到2.69 mmol/L。根據(jù)“三相鑭”的吸附解吸規(guī)律發(fā)現(xiàn),水溶相稀土易吸附也易被水流解吸而難以成礦,膠態(tài)相稀土形成的需要在特定的條件下才能實現(xiàn),因此現(xiàn)實中離子型稀土礦中的稀土元素以離子相為主。(2)氨氮在高嶺土表面的吸附符合Langmuir等溫吸附模型,可將其分為物理吸附、離子交換吸附與化學(xué)吸附。pH從3增大到6,物理吸附態(tài)、離子交換吸附態(tài)、化學(xué)吸附態(tài)的單位吸附量分別從0.2 umol/g增加到0.85 umol/g,0.7 umol/g增加到3.7 umol/g,0.6 umol/g增加到3.4 umol/g。pH通過影響高嶺土表面的帶電基團,從而影響了氨氮在高嶺土表面的吸附量。(3)在溶液pH=3~6的條件下,進行銨離子與鑭元素在高嶺土表面的競爭吸附試驗發(fā)現(xiàn),往高嶺土上加入銨離子與鑭元素的順序不同,高嶺土對鑭元素與銨離子的最大吸附量比值,即高嶺土的吸附選擇性系數(shù)α不同,這主要是因為先加入的陽離子優(yōu)先占據(jù)了高嶺土表面的空吸附位。在同時加入鑭元素與銨離子的競爭吸附實驗中,α=1.5,這表明相對于銨離子,高嶺土對鑭元素的吸附體現(xiàn)出一種選擇優(yōu)勢。
【學(xué)位單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：X75
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 稀土元素在粘土礦物表面的吸附解吸規(guī)律研究
        1.2.2 氨氮在粘土礦物表面的吸附解吸規(guī)律研究
        1.2.3 陽離子在粘土礦物表面的競爭吸附研究
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
第二章 實驗器材料、方法與結(jié)果整理方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 高嶺土
        2.1.2 硫酸銨
        2.1.3 硝酸鑭
        2.1.4 其他實驗輔助材料
    2.2 實驗儀器與實驗方法
    2.3 實驗結(jié)果整理方法
        2.3.1 參數(shù)計算
        2.3.2 等溫吸附模型擬合
第三章 稀土鑭元素在高嶺土表面的吸附解吸規(guī)律研究
    3.1 引言
    3.2 實驗步驟
        3.2.1 等溫吸附實驗
        3.2.2 等溫解吸實驗
    3.3 實驗結(jié)果
        3.3.1 鑭元素吸附實驗
        3.3.2 鑭元素解吸實驗
        3.3.3 上清液鋁離子測試
    3.4 實驗結(jié)果討論
        3.4.1 pH對鑭元素吸附解吸規(guī)律的影響
        3.4.2 膠態(tài)相鑭的形成
        3.4.3 離子型稀土成礦機理探討
    3.5 本章小結(jié)
第四章 氨氮在高嶺土表面的吸附解吸規(guī)律研究
    4.1 引言
    4.2 實驗步驟
        4.2.1 等溫吸附實驗
        4.2.2 等溫解吸實驗
    4.3 實驗結(jié)果
        4.3.1 氨氮吸附實驗
        4.3.2 氨氮解吸實驗
    4.4 實驗結(jié)果討論
        4.4.1 pH對氨氮在高嶺土表面吸附的影響
        4.4.2 氨氮在高嶺土表面的吸附解吸機理
        4.4.3 離子型稀土礦山尾礦氨氮治理探討
    4.5 本章小結(jié)
第五章 銨與鑭元素在高嶺土表面的競爭吸附研究
    5.1 前言
    5.2 實驗步驟
        5.2.1 溶液配制
        5.2.2 同時加入銨根離子與鑭離子的競爭吸附實驗
        5.2.3 先加鑭離子后加銨根離子的競爭吸附實驗
        5.2.4 先加銨根離子后加鑭離子的競爭吸附實驗
    5.3 實驗結(jié)果
4
+與La的競爭吸附-吸附質(zhì)吸附性能比較'>        5.3.1 NH4
+與La的競爭吸附-吸附質(zhì)吸附性能比較
4
+與La的競爭吸附-離子型稀土浸礦過程模擬'>        5.3.2 NH4
+與La的競爭吸附-離子型稀土浸礦過程模擬
4
+與La的競爭吸附-浸出液毛細上升過程模擬'>        5.3.3 NH4
+與La的競爭吸附-浸出液毛細上升過程模擬
    5.4 實驗結(jié)果討論
        5.4.1 pH對競爭吸附的影響
        5.4.2 高嶺土對銨根離子與鑭離子的吸附選擇性
        5.4.3 單一吸附及競爭吸附比較
        5.4.4 離子型稀土礦浸礦機理探討
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2872901

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