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无机离子交剂LATP的制备与银的交换性能的研究

李洪艳  
【摘要】:金属银是一种应用广泛的重要工业原料,我国白银的产量正逐年递减,如何高效地回收工业废液中银,一直是人们关注的问题,采用交换剂是一个比较简捷的方法,但寻找合适的交换剂一直是一个难题。近年来,随着冶金和电子等工业的迅猛发展,迫切需要高效、快捷地去回收工业废液中的银。因此研制质优、价廉的特效银离子交换剂具有十分重要的现实意义。 本文针对这一问题进行了探讨,利用固相反应法、溶胶凝胶法、有机泡沫浸渍法合成出了新型银离子特效交换剂Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(以下简称LATP),对材料的结构和性能进行了表征分析,并对LATP的Li+/Ag+交换动力学和热力学进行了实验研究。得到如下主要结论: 制备方法方面,应用高温固相法时,当碳酸锂的加入量为理论加入量的102%-106%时,此时其结构与LiTi2(PO4)3相同,当碳酸锂的加入量超过理论量的6%时,X射线衍射谱图有杂相衍射峰。应用溶胶凝胶法合成的LATP其结构与LiTi2(PO4)3相同,与高温固相法相比,溶胶凝胶法具有煅烧时间短,合成温度低、合成的粉末颗粒细等优点,但溶胶凝胶法也有其不足,所需原料的价格比较昂贵。 实验测得三种方法合成的LATP在0.1mol/L的AgNO3溶液中的交换容量分别为高温固相法:3.352×10-3mol/g,有机泡沫浸渍法:3.347×10-3mol/g,溶胶凝胶法:3.326×10-3mol/g。 实验考察了溶液的pH值、粉末的粒度、硝酸银的浓度对高温固相法合成的LATP的Li+/Ag+的交换容量影响,结果表明,pH值对LATP的Li+/Ag+的交换容量几乎没有影响,粉末粒度越小,银离子浓度越高,LATP的Li+/Ag+交换效果越好。 动力学方面,建立了描述高温固相法合成的LATP的Li+/Ag+交换过程行为的数学模型,实验结果表明该交换过程符合缩合模型。实验给出了不同温度、添加不同质量的碳酸锂的条件下LATP的Li+/Ag+交换动力学规律,结果表明,温度升高、碳酸锂的加入量为理论量的102%-106%时,有利于LATP上Li+/Ag+的交换反应。 热力学方面,用静态交换法测定了不同温度下高温固相法合成的LATP的Li+/Ag+交换平衡关系,结果表明LATP对Ag+有较高的选择性,在一定温度范围内温度升高利于LATP上Li+/Ag+离子交换反应的进行。实验得出LATP的Li+/Ag+交换反应△Hm为76.6kJ/mol。


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