钠离子特性吸附剂的制备及应用于钨酸铵溶液深度除钠的研究

摘要

目前钨冶炼主流工艺为:首先将钨矿物分解为钨酸钠，然后再经离子交换法实现钨钠分离，并制得合格APT。但由于最终钨制品对钠含量有严格要求，因此需要严格控制离子交换转型所得钨酸铵溶液中的钠含量。而为了这个目的工业上不得不耗费大量纯水来冲洗树脂间的夹带钠，这将产生大量废水，同时产生低钨废水不利于有效回收这部分钨;另外解吸时需使用精制低钠的氯化铵配制解吸剂，这将使成本增加。因此若能适当放开对离子交换转型所得钨酸铵中钠含量的严格控制，而后再设法高效从钨酸铵溶液中分离钠，这将对钨冶金的节能减排具有重大意义。
　　针对存在大量NH4+的钨酸铵溶液，要从中分离Na+需要吸附剂具有特性吸附能力，为此本文合成了对钠离子有特性吸附能力的吸附剂Na1+xAlxTi2-x(PO4)3(NATP)，并研究了在最佳合成条件下制备的Na1.6Al0.6Ti1.4(PO4)3的吸附性能。其表观交换容量为25.24 mg·g-1，对Na+的吸附在10 min左右可达平衡，提高pH有利于交换反应的进行，并且NATP具有良好的循环性能，对Na+交换的吸附热力学表明，其符合Langmuir模型，吸附过程为吸热过程;动力学研究表明，其符合准二级动力学模型，控速步骤为扩散控制。
　　使用合成的NATP在工业钨酸铵料液中进行除钠，表明在吸附剂添加量为理论量1.0倍，反应时间为15 min，温度为25℃时除钠率均达98％以上，且其在较大浓度范围内均有良好的适用性，在正常温度范围内对除钠效果影响不大。最后结晶APT光谱分析表明主要杂质符合APT-0标准。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 前言

1．2 钨矿物原料的分解方法

1．3 纯钨化合物的制取方法

1．3．1 钨酸钠溶液直接酸转型沉法

1．3．2 人造白钨转型法

1．3．3 萃取转型法

1．3．4 离子交换法

1．4 转型除钠存在的问题

1．5 课题的提出

2 实验材料和实验方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器及设备

2．3 实验分析方法

2．4 实验方法

2．4．1 实验溶液的配制

2．4．2 吸附实验

2．4．3 解吸循环实验

3 钠离子特性吸附剂Na1+xAlxTi2-x(PO4)3的合成与表征

3．1 特性吸附剂的制备及表征

3．1．1 掺杂Al对吸附容量的影响

3．1．2 造孔剂添加量对吸附容量的影响

3．2 玻璃体的酸浸出

3．2．1 盐酸浓度对浸出的影响

3．2．2 浸出时间对浸出的影响

3．2．3 酸浸前后NATP的结构表征

3．3 本章小结

4 吸附剂的吸附性能

4．1 平衡时间及吸附容量的测定

4．1．1 平衡时间的测定

4．1．2 吸附剂的pH滴定

4．2 pH对吸附的影响

4．3 吸附剂的选择性

4．4 吸附等温线研究

4．4．1 吸附等温线的类型

4．4．2 Na在NATP上的吸附等温线

4．4．3 热力学参数计算

4．5 吸附动力学研究

4．5．1 动力学模型

4．5．2 溶液浓度的影响

4．5．3 反应温度的影响

4．6 吸附剂解吸-转型-再生研究

4．6．1 解吸剂浓度的影响

4．6．2 解吸时间的影响

4．7 吸附剂循环实验研究

4．8 吸附剂溶损行为研究

4．9 本章小结

5 NATP吸附剂处理工业钨酸铵料液的实验

5．1 吸附剂用量的影响

5．2 反应时间的影响

5．3 反应温度的影响

5．4 杂质钠离子浓度的影响

5．5 APT结晶实验

5．6 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢