基于大孔硅基材料色谱分离锆铪的研究

摘要

锆铪分离是世界性难题。传统的锆铪分离方法主要包括干法和湿法分离,通过评述认为干法对材料设备要求和投资高,除杂差,而湿法多为溶剂萃取法,容易形成第三相,分相困难,易造成环境污染等,因此需开发环境友好的分离方法。萃取色层法是一种近年来兴起的高效、便捷的新型分离技术,该方法结合溶剂萃取的高选择性和液相色谱的高效性,用于分离锆和铪具有成本低、环境污染小等诸多优点。
　　选择合适的萃取剂和工艺流程的科学设计是锆铪分离的两个重要方面。酰胺类萃取剂被认为是替代含磷类萃取剂的新型绿色萃取剂,对f区元素的的萃取具有很大潜力。本文将一种酰胺类萃取剂和其他几种萃取剂担载到大孔硅基高分子复合载体中,对其色谱吸附、分离锆铪的性能进行了详细研究,主要内容包括以下方面:
　　1.在硅基高分子复合载体基础上,合成几种类型的锆铪分离吸附材料,并通过SEM和TG-DTA等手段对合成的吸附剂进行分析、表征。
　　2.吸附剂吸附分离锆铪后测定吸附后水相中有机碳含量,结果表明:随着酸浓度的增加和振荡时间的增长,液相中有机碳含量无明显增加,说明萃取剂担载效果较好并有着良好的水相化学稳定性。
　　3.研究了合成吸附剂在无机酸介质中对锆铪的吸附性能及机理,考查了无机酸类型、酸浓度、吸附温度、吸附时间、金属离子浓度、锆铪配比等因素对吸附效果的影响。静态吸附平衡实验表明,N,N,N’,N’,-四辛基-3-氧戊二酰胺类硅基吸附剂在盐酸体系中对锆铪吸附效果最好,在1.5mol/L酸浓度条件下,分离系数最大。
　　4.通过等温线、动力学和热力学分析得出,吸附过程符合Langmuir等温线模型和准二级动力学方程,为可自发进行的吸热熵增反应,降低温度可以增大二者的吸附差异而实现更好的分离,反应速率控制步骤为颗粒内扩散和液膜扩散共同控制。
　　5.动态吸附和解吸实验表明,铪比锆更易穿透,说明吸附剂对锆吸附能力更强。使用0.5mol/L的草酸溶液虽然不能将其分开,但可以将二者完全淋洗下来。再生实验表明,经三次循环洗脱吸附后对锆和铪吸附容量无显著减小。

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第一章 绪论

1.1 锆铪综述

1.2 锆铪水相化学

1.3 锆铪分离

1.4 本论文的研究意义与目的

第二章 实验部分

2.1 实验仪器设备与试剂

2.2 实验方法和相关参数计算[75-77]

2.3 锆、铪溶液配制及测定

2.4 吸附剂材料的制备

2.5 表征

2.6 吸附剂材料的应用—锆、铪的分离

2.7 本章小结

第三章 结果与讨论

3.1 静态平衡实验

3.2 动态柱实验

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 主要工作和创新点

4.3 后继研究工作

参考文献

致谢

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