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泡沫浮选分离稀溶液中钇的研究

马献力  
【摘要】:本文通过测定三种表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基磺酸钠(SLS)在不同浓度下的表面张力,由表面张力与浓度的关系,得到了其临界胶束浓度;通过作图与计算得到了饱和吸附量和气液界面分子的横截面积。298K时,表面吸附分子横截面积A_mSDS、SDBS、SLS分别为0.47nm~2、0.21nm~2、0.28nm~2,SLS在303K时表面吸附分子横截面积A_m为0.30nm~2,由此可知:表面活性剂分子是呈现单分子层状态的。 本文通过比较对泡沫稳定性的评价的各种经典方法,选出斜率对比法来评价泡沫稳定性。同时对在浮选体系所使用的表面活性剂进行泡沫稳定性测试。在实验中发现由于稀土金属Y~(3+)离子与表面活性剂LS~-阴离子结合形成化合物,改变了在气泡表面原本是相互独立呈现直立状态的表面活性剂分子的状态,形成了新的交叉排列的网状结构,从而增强了泡沫表面的膜强度,使泡沫稳定性增加。另外通过数学运算从理论上得出六边形的泡沫最稳定。 本文在对稀溶液中的钇离子进行分离时,考察了单因素对泡沫浮选分离行为的影响,确定了泡沫浮选分离的条件。用正交实验方法筛选出了操作的适宜工作参数。实验结果表明:在料液pH为5.0,气流速度为15cm~3·S~(-1),离子强度为3.0×10~(-4)mol·dm~(-3),表面活性剂浓度为5.0×10~(-4)mol·dm~(-3)时,分离效果最佳,其分离率可达到98.98%。 广西大学硕士学位论文 通过数学模型建立所得的结果与实验结果一致。通过改变空气流 量、溶液的离子强度、表面活性剂的浓度、pH等因素,进行动力学 的研究,结果都表明浮选的过程是遵循下面两个传质过程: (1)被浮选的离子受气泡中表面活性剂的静电引力作用向气泡表面 扩散,与已被吸附在气泡表面上的表面活性剂阴离子形成络合物; (2)被浮选离子在料液体相中与电性相反的表面活性剂离子形成络 合物,并向气泡表面扩散和被吸附。 研究结果表明:运用泡沫浮选分离稀溶液中的稀土离子Y3+是可 行的,表面活性剂SLS在浮选中表现出良好的性能,使浮选率达 98.8%以上。由于该方法具有操作简单,投资和能耗较低,与经典的 稀土分离方法相比在实际使用中具有很大的潜力,为稀土的分离提供 了一种切实可行的办法,具有很强的现实意义。


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