功能有機(jī)物絡(luò)合分離硫酸鋁中鐵的研究.pdf

1、初級(jí)硫酸鋁產(chǎn)品可用于造紙、凈水等一般生產(chǎn)過(guò)程，而精制硫酸鋁廣泛用于紡織、食品、催化劑載體生產(chǎn)等高端領(lǐng)域。其中，鐵含量是影響硫酸鋁產(chǎn)品應(yīng)用的一項(xiàng)關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。近來(lái)，硫酸分解低品位鋁土礦、煤矸石生產(chǎn)硫酸鋁工藝是一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的方法，但由于此類鋁土礦、煤矸石中含鐵較多，這使得硫酸鋁產(chǎn)品中鐵含量高，不能滿足催化、高端紡織、造紙等領(lǐng)域?qū)α蛩徜X的技術(shù)要求。課題組前期研究也表明，以硫酸鋁為載體原料制備鎳活性組分的加氫催化劑，可應(yīng)用于生產(chǎn)1，4-丁二醇

2、及順酐加氫反應(yīng)中，但低濃度鐵的存在直接影響著含鎳硫酸鋁原料的使用，影響到催化劑的催化性能，因此，探討含鎳硫酸鋁中鐵去除技術(shù)具有重要的理論和實(shí)踐意義。
　　 文獻(xiàn)報(bào)道硫酸鋁中鐵去除的方法主要有:重結(jié)晶法、萃取法、無(wú)機(jī)沉淀法、有機(jī)絡(luò)合沉淀法、有機(jī)絡(luò)合吸附法等方法。其中，有機(jī)絡(luò)合沉淀法由于有機(jī)絡(luò)合劑對(duì)鐵離子選擇性強(qiáng)、用量少、生成沉淀顆粒大、易于分離、工藝簡(jiǎn)單，在鐵的去除實(shí)踐中被認(rèn)為是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ某F技術(shù);有機(jī)絡(luò)合吸附法是通過(guò)嫁接

3、或共聚方法將有機(jī)基團(tuán)引入到二氧化硅等材料中，獲得有機(jī)基團(tuán)修飾的功能化材料，在水污染治理、催化和生物化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 論文選擇功能有機(jī)絡(luò)合試劑，采用沉淀法和吸附法兩種工藝研究硫酸鋁中鐵的分離，通過(guò)詳盡考察功能有機(jī)絡(luò)合物用量、溶液酸度、吸附時(shí)間、溫度等條件對(duì)鐵去除的影響，建立吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)模型，獲得功能有機(jī)物對(duì)硫酸鋁中鐵的吸附、絡(luò)合、分離規(guī)律。具體研究成果如下:
　　 1、有機(jī)絡(luò)合沉淀法除去硫酸鋁中鐵

4、
　　 以二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)、N-亞硝基-苯胲銨(CP)、N-苯甲酰-N-苯基羥胺(BPHA)三種功能有機(jī)物為鐵的絡(luò)合沉淀劑，詳細(xì)考察了功能有機(jī)試劑的用量、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、溶液酸度等因素對(duì)鐵去除效果的影響。結(jié)果表明:
　　 1)在DDTC絡(luò)合劑添加使用量0.88％，pH為2.5-3.0，室溫反應(yīng)5min條件下，鐵去除率可達(dá)94％，鋁損失率為約為13％-15％，鐵殘留量低于50mg/L;
　　

5、2)在CP絡(luò)合劑添加量1.4％、pH為0.3，60℃反應(yīng)1h條件下，鐵去除率超過(guò)95％，鋁損失率約10％，鐵殘留量低于50mg/L;
　　 3)在溶液酸度1.0mol/L，BPHA使用量1.4％、60℃反應(yīng)1h條件下，鐵去除率大于96.1％，鋁損失率小于5％，鐵殘留量低于50mg/L;
　　 2、氨基改性蜂窩吸附劑除去硫酸鋁中鐵
　　 采用后嫁接方法，將氨基功能基團(tuán)成功錨定到商品化蜂窩材料表面，獲得氨基改性蜂窩吸

6、附劑(HN)，并應(yīng)用到硫酸鋁中鐵的分離。結(jié)果表明，用不同HN吸附劑進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)研究，吸附動(dòng)力學(xué)符合擬二級(jí)吸附速率方程，吸附等溫線符合Sips模型，在30℃時(shí)最大吸附量為0.6196mg/g;隨著Fe(Ⅲ)初始濃度增加14倍，去除率和分配系數(shù)分別下降2倍、9.6倍。
　　 3、氨基改性蜂窩吸附劑除去含鎳硫酸鋁中鐵
　　 吸附動(dòng)力學(xué)符合擬二級(jí)吸附速率方程，吸附等溫線符合Sips模型，在30℃時(shí)最大吸附量為0.784mg/g

7、。隨著HN上氨基含量的增加，對(duì)鐵離子的吸附能力增強(qiáng)，達(dá)到吸附平衡時(shí)，溶液中鐵離子濃度趨于穩(wěn)定；隨著溶液pH的降低，HN材料對(duì)溶液中鐵離子的吸附能力降低;在30℃、pH＞2吸附條件下，隨著Fe(Ⅲ)初始濃度增加9.6倍，去除率和分配系數(shù)分別下降3.7倍、26倍，而鎳、鋁濃度基本不變。
　　 綜上所述，本文選用DDTC、CP、BPHA三種功能有機(jī)絡(luò)合試劑，建立了不同酸度(氫離子濃度為10-2.5、10-3、0.5mol/L、1mol