發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 08:28

　　 離子型稀土礦因其含有作為國(guó)家戰(zhàn)略資源的中重稀土元素而備受關(guān)注,其中的稀土元素主要以離子相吸附在礦體細(xì)顆粒表面,目前主要采用硫酸銨溶液原地浸礦法進(jìn)行開采,吸附在礦體細(xì)顆粒表面的稀土離子與溶液中的銨離子發(fā)生離子交換而進(jìn)入溶液,含有稀土離子和銨離子的溶液在礦體內(nèi)運(yùn)動(dòng)并不斷和礦體顆粒發(fā)生相互作用,最后在礦山特定部位將浸礦母液收集并處理。因此,研究固體顆粒表面與溶液間稀土離子和銨離子的吸附解吸,及稀土離子和銨離子在固體顆粒表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附規(guī)律,對(duì)研究離子型稀土礦的資源開采和相關(guān)環(huán)境保護(hù)具有重要的理論與實(shí)踐意義。本研究以硝酸鑭、硫酸銨為吸附質(zhì),高嶺土為吸附劑。首先,測(cè)定了與高嶺土吸附性能相關(guān)的理化性質(zhì);接著,進(jìn)行鑭元素的批吸附實(shí)驗(yàn)及其連續(xù)提取的鑭元素解吸實(shí)驗(yàn);然后,進(jìn)行銨離子的批吸附實(shí)驗(yàn)及其連續(xù)提取的銨離子解吸實(shí)驗(yàn);最后,進(jìn)行鑭元素與銨離子在高嶺土表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明:(1)鑭元素在高嶺土表面的吸附隨著溶液濃度的增加呈先上升,再平緩,再上升三個(gè)階段。溶液pH從3增大到6,高嶺土表面出現(xiàn)膠態(tài)相鑭的最低鑭離子濃度從9.95 mmol/L降低到2.69 mmol/L。根據(jù)“三相鑭”的吸附解吸規(guī)律發(fā)現(xiàn),水溶相稀土易吸附也易被水流解吸而難以成礦,膠態(tài)相稀土形成的需要在特定的條件下才能實(shí)現(xiàn),因此現(xiàn)實(shí)中離子型稀土礦中的稀土元素以離子相為主。(2)氨氮在高嶺土表面的吸附符合Langmuir等溫吸附模型,可將其分為物理吸附、離子交換吸附與化學(xué)吸附。pH從3增大到6,物理吸附態(tài)、離子交換吸附態(tài)、化學(xué)吸附態(tài)的單位吸附量分別從0.2 umol/g增加到0.85 umol/g,0.7 umol/g增加到3.7 umol/g,0.6 umol/g增加到3.4 umol/g。pH通過影響高嶺土表面的帶電基團(tuán),從而影響了氨氮在高嶺土表面的吸附量。(3)在溶液pH=3~6的條件下,進(jìn)行銨離子與鑭元素在高嶺土表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),往高嶺土上加入銨離子與鑭元素的順序不同,高嶺土對(duì)鑭元素與銨離子的最大吸附量比值,即高嶺土的吸附選擇性系數(shù)α不同,這主要是因?yàn)橄燃尤氲年栯x子優(yōu)先占據(jù)了高嶺土表面的空吸附位。在同時(shí)加入鑭元素與銨離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)中,α=1.5,這表明相對(duì)于銨離子,高嶺土對(duì)鑭元素的吸附體現(xiàn)出一種選擇優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：X75
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 稀土元素在粘土礦物表面的吸附解吸規(guī)律研究
        1.2.2 氨氮在粘土礦物表面的吸附解吸規(guī)律研究
        1.2.3 陽離子在粘土礦物表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附研究
    1.3 研究?jī)?nèi)容
    1.4 技術(shù)路線
第二章 實(shí)驗(yàn)器材料、方法與結(jié)果整理方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        2.1.1 高嶺土
        2.1.2 硫酸銨
        2.1.3 硝酸鑭
        2.1.4 其他實(shí)驗(yàn)輔助材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)方法
    2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理方法
        2.3.1 參數(shù)計(jì)算
        2.3.2 等溫吸附模型擬合
第三章 稀土鑭元素在高嶺土表面的吸附解吸規(guī)律研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        3.2.1 等溫吸附實(shí)驗(yàn)
        3.2.2 等溫解吸實(shí)驗(yàn)
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 鑭元素吸附實(shí)驗(yàn)
        3.3.2 鑭元素解吸實(shí)驗(yàn)
        3.3.3 上清液鋁離子測(cè)試
    3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
        3.4.1 pH對(duì)鑭元素吸附解吸規(guī)律的影響
        3.4.2 膠態(tài)相鑭的形成
        3.4.3 離子型稀土成礦機(jī)理探討
    3.5 本章小結(jié)
第四章 氨氮在高嶺土表面的吸附解吸規(guī)律研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        4.2.1 等溫吸附實(shí)驗(yàn)
        4.2.2 等溫解吸實(shí)驗(yàn)
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 氨氮吸附實(shí)驗(yàn)
        4.3.2 氨氮解吸實(shí)驗(yàn)
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
        4.4.1 pH對(duì)氨氮在高嶺土表面吸附的影響
        4.4.2 氨氮在高嶺土表面的吸附解吸機(jī)理
        4.4.3 離子型稀土礦山尾礦氨氮治理探討
    4.5 本章小結(jié)
第五章 銨與鑭元素在高嶺土表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)步驟
        5.2.1 溶液配制
        5.2.2 同時(shí)加入銨根離子與鑭離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 先加鑭離子后加銨根離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)
        5.2.4 先加銨根離子后加鑭離子的競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
4
+與La的競(jìng)爭(zhēng)吸附-吸附質(zhì)吸附性能比較'>        5.3.1 NH4
+與La的競(jìng)爭(zhēng)吸附-吸附質(zhì)吸附性能比較
4
+與La的競(jìng)爭(zhēng)吸附-離子型稀土浸礦過程模擬'>        5.3.2 NH4
+與La的競(jìng)爭(zhēng)吸附-離子型稀土浸礦過程模擬
4
+與La的競(jìng)爭(zhēng)吸附-浸出液毛細(xì)上升過程模擬'>        5.3.3 NH4
+與La的競(jìng)爭(zhēng)吸附-浸出液毛細(xì)上升過程模擬
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
        5.4.1 pH對(duì)競(jìng)爭(zhēng)吸附的影響
        5.4.2 高嶺土對(duì)銨根離子與鑭離子的吸附選擇性
        5.4.3 單一吸附及競(jìng)爭(zhēng)吸附比較
        5.4.4 離子型稀土礦浸礦機(jī)理探討
    5.5 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間的研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2872901

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