螯合、離子交換制備高純過(guò)氧化氫方法的研究.pdf

1、高純過(guò)氧化氫被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)高純度過(guò)氧化氫的生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越被重視，離子交換樹(shù)脂法生產(chǎn)高純過(guò)氧化氫具有工藝條件溫和，產(chǎn)品純度高等特點(diǎn)，但有關(guān)離子交換樹(shù)脂法應(yīng)用的基礎(chǔ)理論研究很少，還有許多問(wèn)題亟待解決，開(kāi)展離子交換樹(shù)脂法生產(chǎn)高純過(guò)氧化氫的研究具有重要的理論和實(shí)際意義。通過(guò)對(duì)離子交換樹(shù)脂比較篩選，對(duì)離子交換樹(shù)脂、螯合樹(shù)脂凈化過(guò)程的基礎(chǔ)理論研究，有效的解決了傳統(tǒng)的樹(shù)脂凈化法存在的不足，開(kāi)發(fā)了樹(shù)脂吸附-螯合-離子交換-膜分離集成

2、凈化技術(shù)。本文主要開(kāi)展了以下方面的研究工作。 1、通過(guò)離子交換樹(shù)脂、原料過(guò)氧化氫的預(yù)處理研究，確定制備高純過(guò)氧化氫所用離子交換樹(shù)脂和原料過(guò)氧化氫優(yōu)化的預(yù)處理?xiàng)l件。 2、通過(guò)對(duì)比12種離子交換樹(shù)脂凈化過(guò)氧化氫時(shí)產(chǎn)生的氣體量、分析比較經(jīng)過(guò)氧化氫和超純水浸泡后樹(shù)脂結(jié)構(gòu)的變化、以及考察凈化過(guò)氧化氫所用樹(shù)脂的DFS值等因素，從12種樹(shù)脂中進(jìn)行篩選，確定較理想的陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂種類(lèi)為IRA900和1200Na。 3、利用優(yōu)

3、選的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂，采用靜態(tài)法分別測(cè)定不同溫度下單一離子和混合離子狀態(tài)下的交換平衡等溫線，并采用Langmuir，F(xiàn)reundlich，MarkhamBenton方程擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定了離子交換過(guò)程的相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)。結(jié)果表明：吸附過(guò)程為放熱過(guò)程，對(duì)于單一離子交換過(guò)程來(lái)說(shuō)，溫度升高不利于樹(shù)脂對(duì)離子的吸附。離子交換平衡等溫線可以采用Langmuir，F(xiàn)reundlich方程模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于混合離子溶液，采用Langmuir

4、，F(xiàn)reundlich及MarkhamBenton方程模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大。 4、通過(guò)間接判斷法，確定離子交換過(guò)程為顆粒擴(kuò)散控制過(guò)程。根據(jù)兩相擴(kuò)散阻力模型推導(dǎo)了實(shí)驗(yàn)體系的離子交換動(dòng)力學(xué)方程，并以此模擬了單個(gè)離子交換過(guò)程和混合離子交換過(guò)程，從模擬結(jié)果來(lái)看：?jiǎn)蝹€(gè)離子的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，而混合離子過(guò)程有一定差距。 5、通過(guò)對(duì)不同影響因素下螯合樹(shù)脂凈化過(guò)氧化氫實(shí)驗(yàn)研究表明：采用D401對(duì)工業(yè)級(jí)過(guò)氧化氫預(yù)處理，可有效去除

5、多種離子共存條件下的微量Ca、Fe、Zn、Al等離子，但對(duì)于K、Na離子的去除效率不高。在離子交換樹(shù)脂凈化工業(yè)級(jí)過(guò)氧化氫之前，采用D401預(yù)處理，可以降低上述離子在陰陽(yáng)離子交換樹(shù)脂上的積累，提高后續(xù)陰陽(yáng)離子交換過(guò)程的穩(wěn)定性。pH值、樹(shù)脂用量、交換反應(yīng)時(shí)間、交換反應(yīng)溫度等對(duì)D401樹(shù)脂凈化過(guò)程的影響研究表明：樹(shù)脂用量與交換反應(yīng)時(shí)間對(duì)凈化過(guò)程影響較大，而溶液的pH、交換反應(yīng)溫度等因素的影響相對(duì)較小，但溫度不宜高于35℃，溶液的pH值也不宜高

6、于5。 6、通過(guò)對(duì)過(guò)氧化氫溶液中Na+、PO43-的動(dòng)態(tài)離子交換性能研究，發(fā)現(xiàn)溶液中離子濃度、流速、高徑比對(duì)穿透曲線波形、穿透寬度、穿透體積等有影響，為確定適宜柱操作條件提供依據(jù)，利用恒定波傳遞理論方法分析離子交換過(guò)程的穿透曲線，模擬過(guò)氧化氫溶液的動(dòng)態(tài)柱過(guò)程，結(jié)果表明：恒定波傳遞理論方法對(duì)于陽(yáng)離子交換柱模擬效果較好。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出了柱過(guò)程的通用關(guān)聯(lián)式，并利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)關(guān)聯(lián)式的參數(shù)進(jìn)行了回歸估值，回歸關(guān)聯(lián)式的應(yīng)用表明，