对凹凸棒土进行碱洗改性。NaOH 浓度对钾、钙、 镁离子离子交换能力的影响结果见表 3、图 3。
从表 3、图 3 可知, 使用 N aOH 对凹凸棒土进 行改性, 在一定程度上提高了凹凸棒土对钾、钙、 镁 三 种 离 子 的 交 换 量。 当 NaOH 浓 度 大 于 1m ol/ L , 并不能明显提高凹凸 棒土钾离子交换吸 附能力; 改性凹凸棒土的钙离子交换量和镁离子交
W A N G L i, Y U AN Jian- jun ( T ianjin U niversit y of Science and T echno log y, T ianjin 300457, China)
Abstract: A ttaplg ite fro m jiang su pro vince w as used as r ow mater ial and treated by calcine, acid, alkali, ammo nium chlo ride and ammonium carbonate cleaning r espectiv ely to obtain a lter- at tapulg te1 T hen the ion exchang e of potassium、calcium and mag nesium by alter- att apulg ite was investig ated1 In lo w solut ion concent ratio n ( 01 05mol/ L ) , iro n ex change o rder of those io ns by ammonium- alter- attapulgite was K+ > Ca2+ > M g 2+ 1 T he r esult sug gested alter- att apulg ite can be used to extr act po tassium fr om seawat er1
凹凸棒土: 江苏省盱眙县, 青灰色, pH 值 6 ~ 7; 氯化钾、氯化钙、氯化镁、硫酸、氢氧化钠、 氯化铵、碳酸铵等均为分析纯试剂。 11 2 凹凸棒土的预处理
将凹凸棒土研磨筛分, 于 200 e 煅烧 4h, 用去 离子水浸泡 24h 后洗涤数遍至洗涤水澄清。烘干后 干燥器内密封保存。 11 3 凹凸棒土改性
1781 9 -
01 7951 -
3391 9 3471 2
第 17 卷
镁离子交 换量 ( m g/ g)
01 1900 01 3375 01 1929 01 0844 01 0121
图 2 酸浓度对钾、钙、镁离子的单位交换量影响
21 4 碱浓度对钾、钙、镁离子单位交换量的影响 按照 11 3 所述方法, 分别用不同浓度的 NaOH
01 6979 01 9524 0. 3777
1291 9 1601 8
-
11 2851 01 9759
-
3341 2 3371 1
-
镁离子交 换量 ( m g/ g)
01 1900 01 2024 01 1700 01 1557 01 1418 01 1132
-
图 1 煅烧改性温度对钾、钙、镁 离子的单位交换量的影响
在 200 e ~ 800 e 温度范围内, 选择不同的煅 烧温度, 按照 11 3 所述方法, 对凹凸棒土进行热处 理改性, 改 性 后 凹 凸 棒土 分 别 与 钾 离子 浓 度 为 2161 8m g/ l 的溶液、钙离子浓度为 5271 6mg/ l 的溶 液、镁离子浓度为 3481 4 mg / l 的溶液进行交换吸 附。煅烧改性温度对溶液中钾、钙、镁离子离子交 换量的影响结果见表 1、图 1。
煅烧改性 温度 ( e )
200 300 400 500 600 700 800
表 1 煅烧改性温度对钾、钙、镁离子的单位交换量 的影响
交换后钾离子 浓度 ( mg/ l)
钾离子单位 交换量 ( m g/ g)
交换后钙离 子浓度 ( mg/ l)
钙离子交换 量 ( m g/ g)
交换后镁离 子浓度 ( mg/ l)
86
中国 矿业
子交换量随 H 2 SO4 浓度的增大而减小。
H2 SO 4 浓度 ( m ol / l) 0 1 2 3 4
交换后钾离子 浓度 ( mg/ l)
1251 6 1021 7 991 4 1051 1 1021 7
表 2 酸浓度对钾、钙、镁离子的单位交换量影 响
钾离子单位 交换量 ( m g/ g)
海水是化学资源的宝库, 作为水资源和化学矿 物资源而言, 具有取之不尽的强大优势。本文选用 江苏省盱眙县凹凸棒土作为原料, 分别采用煅烧、 酸洗、碱洗、氯铵洗 和碳铵 洗的方法 对其进行 改
收稿日期: 2007- 10- 16
性, 考察凹凸棒土对钾、钙、镁三种常见离子的离 子交换能力。希望能为海水中有用元素的提取提供 一条新的工艺路线, 并扩大凹凸棒土离子交换吸附 能力的应用。 1 实验方法及药剂 11 1 药剂
2 结果与分析 21 1 凹凸棒土预处理分析
凹凸棒土性脆, 摩氏硬度为 2~ 3 级, 吸水性 很好, 吸水后颗粒松软, 甚至会成为泥浆, 因此, 作为离子交换剂使用, 需 要提高其硬度 并进行造 粒。本 实 验 将 凹 凸 棒 土 分 别 于 105 e 、 200 e 、 250 e 、300 e 、350 e 煅烧处理, 用去离子水浸泡 24h。结果显示, 200 e 煅烧的 凹凸棒 土硬度, 好 于其他温度下煅烧得到的凹凸棒土硬度。故本实验 的凹凸棒土预处理方法为 200 e 下煅烧。 21 2 煅烧改性温度对钾、钙、镁离子的单位交换 量的影响
凹凸棒土的煅烧改性: 称取一定量经预处理后 的凹凸棒土, 于设定温度和保温时间下在马弗炉中 煅烧, 再次洗涤并烘干, 密封保存。
第1期
王 丽等: 改性凹凸棒土对 钾、钙、镁离子交 换作用的研究
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凹凸棒土的酸、碱、铵改性: 称取一定量经预 处理后的凹凸棒土, 按固液比 1g B 10ml, 分别加 入一定浓度的硫酸、氢氧化钠、氯化铵和碳酸铵, 室温下恒温振荡 30min, 用离心机分离固液数次, 每次用蒸馏水冲洗, 至洗液 pH 值达到中性为止; 将改性凹凸棒土烘 干后密封保存, 即得到分别 经 酸、碱、铵改性处理的凹凸棒土。 11 4 改性凹凸棒土对钾、钙、镁离子的离子交换 吸附
Key words: attapulg ite; po tassium; ca lcium; mag nesium; ion exchange
凹凸棒土是一种具有特殊结构、形态、物化性 质的含水富镁硅酸盐粘土矿物, 具有优异的吸附性 能和一定的离子交换能力。活化后的凹凸棒土对敌 百虫、敌敌畏等有机磷农药有吸附净化作用, 可以 部分取代活性炭, 提高净化度和重复利用率, 降低 吸附成本[ 1] 。利用凹凸棒土的离子交换能力, 处理 含铅[ 2] 、铜、锌[ 3] 、铬[ 4] 、镍[ 5] 等重金属离子废水 及含氟废水[ 6] , 使之达到排放标准。虽然自 19 世 纪发现凹凸棒土以来, 各国学者对凹凸棒土从不同 角度, 进行了不同程度的研究, 但凹凸棒土的应用 仍然十分局限。
交换后钙离 子浓度 ( mg/ l)
钙离子交 换量 ( m g/ g)
交换后镁离 子浓度 ( mg/ l)
01 8457 11 1423 111461 1
01 5470 11 1927 11 1231
3291 4 3141 6 3291 1
11 1166 11 1413
1251 6 1391 6 1451 4 1441 5
01 8457 01 7061 01 6486 01 6568
1891 5 1931 5 1701 8 1141 0
01 6887 01 6490 01 8757 11 4441
3291 4 3281 2 3311 4 3321 8
1401 4 1151 0 172. 4
改性凹凸棒土与配制的原溶液按固液比 1 B 10 放入烧杯中, 于一定振荡频率、室温下振荡 30m in 后过滤分离。测定交换后溶液中离子浓度。
凹凸棒土对钾、钙、镁离子的单离子交换量, 按下式进行计算:
E = 10* ( C0 - C1 ) 其中: E ) 凹凸棒土对钾、钙、镁离子的单位 交换量 ( mg/ g) ; C0 ) 原溶液中离子浓度 ( m g/ l) ; C1 ) 交换后溶液中离子的浓度 ( mg / l) 。
对凹凸棒土进行氯铵改性。N H 4Cl 浓度对钾、钙、
第 17 卷第 1 期 2008 年 1 月
中国矿 业
CHINA MINING MAGAZINE
V o l. 17, N o. 1 Januar y 2008
改性凹凸棒土对钾、钙、 镁离子交换作用的研究
王 丽, 袁建军
( 天津科技大学, 天津 300457)
摘 要: 以江苏盱眙凹凸棒土为原料, 分别采 用煅烧、酸洗、碱 洗、氯铵洗和碳 铵洗的 方法对其 进 行改性, 考察改性凹凸棒土分别对钾、钙、镁三种离子的离 子交换效果。在低浓度水 溶液 ( 01 05mo l/ L ) 中, 以铵盐溶液处理过的凹凸棒 土对钾、钙、镁三 种离子的交换吸附顺序为 K + > Ca2+ > M g2+ 。实 验结 果表明, 改性凹凸棒土对钾、钙、镁离子的交换吸 附能力, 应用于海水中提取钾盐应具有较好的前景。
镁离子交 换量 ( m g/ g)
01 1900 01 5846 11 0125 11 2054 11 3742
图 3 碱浓度对钾、钙、镁离子单位交换量影响
换量随 NaOH 浓度的增加而增大。 21 5 氯铵浓度对钾、钙、镁离子单位交换量的影 响
按照 11 3 所述方法, 分别用不同浓度的N H 4Cl