富钾液中钙的脱除研究-化学工艺专业论文.docxVIP

河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 富钾液中钙的脱除研究 富钾液中钙的脱除研究 i i PAGE PAGE iv 富钾液中钙的脱除研究 摘 要 富钾液是海水提钾工艺的中间产品，用来进一步提取钾盐或钾肥。富钾液中的钙离子 在温度较高或者浓度较高时容易使设备内壁结垢，严重影响设备的正常使用。因此，选择 适当的方法去除富钾液中的钙离子，有利于进行氯化钾产品的提纯。 通过比较 LSC-500、D152、D401、D418、001×7 和 001×14.5 型六种离子交换树脂对 富钾液中钙离子的吸附量，得出 LSC-500 型树脂对钙离子的吸附量最高，故选用 LSC-500 型树脂对富钾液中的钙离子进行静态和动态吸附实验，考察了树脂用量、溶液 pH 值、反 应时间、温度和流速等因素对富钾液中钙离子的去除效果的影响及合适的洗脱、再生条件， 并分别从静态吸附热力学和动力学两个角度，探讨了树脂对富钾液中钙离子的吸附特性。 静态实验结果表明：LSC-500 型树脂对富钾液中钙离子有较高的吸附量，在 298K 下， LSC-500 树脂对钙离子的静态饱和吸附量为 23.42mg/g；当树脂用量为 4g/100mL 富钾液、 溶液 pH 值为 6（即溶液的自然 pH 值）、反应时间为 180min、温度为 65℃时为最佳的操作 条件，此时树脂对钙离子的脱除率达到 92.86%。 动态实验结果表明：富钾液的进料流速选用 2mL/min 较为合适；吸附饱和的树脂通入 3 倍树脂体积的 1.5mol/L 的 HCl 溶液，以 1mL/min 的流速进行洗脱，洗脱率高达 95.39%； 洗脱完全的树脂通入 2.5 倍树脂体积的 1mol/L 的 NaOH 溶液，以 3mL/min 的流速进行再 生可使树脂重复利用；在确定的吸附、洗脱和再生条件下，树脂对钙离子的吸附性能稳定， 再生率均在 96%以上，并且树脂反复使用 10 次后没有明显的破碎现象，说明树脂可多次 重复使用。 热力学研究结果表明：Langmuir 等温吸附方程相比于 Freundlich 等温吸附方程能更好 地描述 LSC-500 树脂对钙离子的吸附过程，此吸附反应可以自发进行（△G0），并且是熵 增加（△S0）的吸热（△H0）反应；动力学研究结果表明，吸附过程符合准二级吸附动 力学模型，液膜扩散是 LSC-500 树脂吸附钙离子的主要速控步骤。 关键词：富钾液，LSC-500 树脂，吸附，热力学，动力学 STUDY ON REMOVAL OF CALCIUM IN POTASSIUM-ENRICHED LIQUID ABSTRACT Potassium-enriched liquid, which is an intermediate solution by separation of potassium ion from seawater, is further used to produce sylvine or potassic fertilizer. High temperature and high calcium concentration result in clogging of pipelines and heat exchangers as the form of carbonate precipitates to impact on the use of the equipment. Therefore, the removal of calcium is very important in utilization of potassium-enriched liquid. The LSC-500 resin was chosen as appropriate adsorbent to treat potassium-enriched liquid through the comparison of static adsorption capacity with D152, D401, D418, 001×7 and 001×14.5 resin. The static and dynamic experiments were operated to identify the optimum conditions for adsorption, elution and regeneration such as adsorbent dose, pH, contact time, temperature, flow rate and so on. Then adsorption process was investigated from the th