D301树脂吸附赤泥浸出液中钒的实验研究与热力学分析

摘要

钒是一种应用广泛的稀有金属,从赤泥等含钒资源中提钒主要采用硫酸浸出工艺,针对硫酸浸出液中低浓度钒分离提纯困难以及欠缺相关热力学理论研究等问题,本文以河南某地赤泥硫酸浸出液为对象,研究了树脂类型、树脂用量、吸附温度及吸附时间等对钒吸附率的影响,同时对D301树脂吸附钒过程的吸附模型和热力学理论进行了系统研究。结果表明:D301树脂可以有效分离回收赤泥硫酸浸出液中的钒,在合适的吸附条件下,钒的吸附率大于98%。适当地控制溶液pH值,可以改变溶液中钒的存在形式并抑制铁离子的水解沉淀,有利于离子交换过程中钒的分离。硫酸介质中钒的存在形式多样,其中VO_(2)SO_(4)和VO_(2)SO_(4)^(-)拓宽了钒离子稳定存在区间并有利于阴离子交换树脂的吸附。D301树脂吸附赤泥硫酸浸出液中钒的过程符合Freundlich吸附模型,弗氏常数(n)为1.61。该过程的吉布斯自由能变(ΔG)为-3.991 kJ·mol^(-1),焓变(ΔH)为9.28 kJ·mol^(-1)和熵变(ΔS)为44.51 J·mol^(-1)·K^(-1),吸附过程吉布斯自由能的减少和熵值的增大有利于D301树脂对钒吸附。