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海水提取硝酸钾200吨/年中试相关离子交换动力学特性研究

专 业: 化学工艺
关键词: 斜发沸石 离子交换 填料高度 内扩散 动力学特性
分类号: TQ441.22
形 态: 共 62 页 约 40,610 个字 约 1.943 M内容
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内容摘要


天然沸石法海水提取硝酸钾200吨/年中试是国家“十五”重点科技攻关课题:

2001BA602B-06海水及苦卤提取硫酸钾和硝酸钾新技术研究的主要研究内容之一。

本课题的目的是在海水提取硝酸钾新工艺研究成果的基础上,研究海水提取硝酸钾中试相关离子交换动力学特性,主要包括填料高度对K+在沸石上吸附和洗脱效果的影响及搅拌速度、温度和浓度对沸石内扩散的影响两方面研究内容。

本课题将为优化K+富集的技术参数,提高斜发沸石的交换速率,减少界面液损失,减少能源消耗,为海水提钾高效节能技术的进一步研究提供一定的理论依据。

通过填料高度对海水中K+吸附效果的影响的研究,得到了不同填料高度下斜发沸石对海水中K+的吸附曲线,并分析了填料高度对海水中K+的吸附率及对斜发沸石吸附量的影响,得出吸附工艺的填料高度大于4m即可。

通过填料高度对沸石中K+洗脱效果影响的研究,得到了不同填料高度下斜发沸石对K+的洗脱曲线,分析了填料高度对洗脱液峰值K+浓度和富钾液平均浓度的影响,试验结果表明随着填料高度的增加,洗脱效果显著提高;实验中还测定了不同填料高度下的床层阻力。

用搅拌反应瓶法研究了沸石内扩散的影响因素。

在试验条件下,通过改变搅拌速度发现,搅拌速度对斜发沸石K+-NH4+交换速率影响很小;通过改变离子交换温度和硝酸铵浓度对斜发沸石K+-NH4+交换内扩散影响的研究发现,随着温度和硝酸铵浓度的升高,NH4+在沸石中的扩散速率逐渐增大。

使用缩核模型理论处理数据得到,在该试验条件下,斜发沸石K+-NH4+交换过程主要受颗粒扩散控制。

计算得到不同的温度和浓度下斜发沸石K+-NH4+交换的表观速率常数k和有效扩散系数D。

结果表明,D随着离子交换温度的升高而增大,随着硝酸铵浓度的升高而降低。

在此基础上,推导出了斜发沸石K+-NH4+交换的扩散动力学方程..……

全文目录


第一章 前言
第二章 文献综述
2-1 基本概念
2-2 天然沸石的交换特性
2-3 天然斜发沸石离子交换理论研究
2-4 离子交换传质理论与测定方法
2-5 本课题的研究特色
第三章 试验研究
3-1 试验原料和装置
3-2 试验分析检测方法
3-3 试验研究的内容
3-4 试验数据的处理方法
第四章 填料高度对海水中K~+吸附和洗脱效果的影响
4-1 填料高度对K~+吸附效果的影响
4-2 填料高度对K~+洗脱效果的影响
4-3 不同填料高度下压力的测定
4-4 小结
第五章 沸石内扩散特性研究
5-1 不同搅拌速度对K~+-NH_4~-离子交换速率的实验
5-2 离子交换温度对斜发沸石K~+-NH_4~-交换内扩散的影响
5-3 硝酸铵浓度对斜发沸石K~+-NH_4~-交换内扩散的影响
5-4 离子交换温度和NH_4~-浓度对斜发沸石有效扩散系数?的影响
5-5 斜发沸石K~+-NH_4~-交换内扩散动力学模型
5-6 小结
第六章 结论
参考文献
附录A

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中图分类: > TQ441.22 > 工业技术 > 化学工业 > 化学肥料工业 > 氮肥

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