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低浓度稀土浸出液铝杂质选择性分离研究

文献类型:学位论文

作者李文韬
答辩日期2022
文献子类硕士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师王志 and 叶春林
关键词离子印迹聚合物,铝,稀土,中和水解法,精深分离
英文摘要

稀土元素由于其独特的光学、磁性和催化性能,在各种领域发挥着至关重要的作用。稀土产品的价值通常受到产品纯度的影响。在所有存在的杂质中,铝离子是最常见的杂质离子。铝离子增加了后续分离提纯过程中沉淀剂的用量,还会影响后续稀土萃取分离,因此对于铝离子去除至关重要。中和水解法处理量大,操作简单,但是所形成的氢氧化铝难以过滤且会有5-15%的稀土损失,处理铝离子浓度很低的体系效果不佳;萃取法体系中保持着高酸度,对设备及操作要求高且工序较长;草酸法草酸用量过大,成本过高,对环境污染大;吸附法对铝离子的处理量低。针对目前低浓度稀土溶液中稀土离子与铝离子难分离的问题,提出中和水解-吸附两步法选择性除铝。当稀土浓度与铝离子浓度相近时,采用中和水解法处理;随着铝离子浓度的下降,在高稀土离子与铝离子浓度比下,采用吸附法处理。主要结果如下:(1) 通过固体核磁共振波谱仪,原位超高分辨场发射扫描电子显微镜及能谱仪,拉曼光谱等手段剖析中和水解法中稀土离子损失机理,发现稀土离子会与氢氧化铝发生共沉淀。在共沉淀过程中,稀土离子会附着在氢氧化铝沉淀表面,以表面吸附形式存在;部分稀土离子被裹挟至氢氧化铝沉淀内部,形成稀土富集相,在氢氧化铝沉淀内部以包埋形式存在;稀土离子还会占据构晶离子铝离子的位置,进入氢氧化铝沉淀内部,以混晶形式存在。(2) 基于中和水解法共沉淀过程中稀土离子以表面吸附,包埋和混晶三种形式存在,采用水滑石可使所形成的氢氧化铝附着在其表面,通过对固相样进行水洗,可实现稀土损失率下降3%;使用两倍反应体积溶液去离子水对固相样进行水洗可有效减少由于表面吸附所造成的稀土损失;氢氧化铝形成速率对铝离子和稀土离子的分离有很大影响,通过调控氢氧化铝形成速率可减少3%由于包埋造成的稀土离子损失;体系中稀土离子浓度增加,会导致混晶加剧;通过加入有机酸可减少由于混晶共沉淀所造成的稀土损失。为避免氢氧化铝二次沉淀造成稀土损失,使用有机酸络合必须连续操作,以减少静置时间。(3) 利用丙烯酸为功能单体表面聚合所合成的新型铝离子聚合物可选择性识别铝离子;材料表面的致密化度和表面接枝功能单体数量对材料的吸附容量有很大的影响,最佳合成条件:温度为60℃,模板离子:功能单体:交联剂:引发剂的摩尔比为1:8:8:1;在选取的吸附等温模型和吸附动力学模型中,所合成材料对Al3+离子的吸附过程更符合Langmuir吸附等温式和准二级动力方程;吸附pH对材料的吸附容量有很大影响,最佳吸附pH为4;对铝离子最高选择性系数为17.76。所合成的铝离子印迹聚合物选择性识别铝离子机理是铝离子与材料表面的羧酸根发生静电作用,形成离子键,最终以羧酸盐的形式结合附着于材料表面。

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60734]  
推荐引用方式
GB/T 7714
李文韬. 低浓度稀土浸出液铝杂质选择性分离研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

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