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重铬酸钠是重要的化工原料,通过电解铬酸钠碱性溶液生产重铬酸钠时,钙、镁离子浓缩后易形成沉淀阻塞离子交换膜的膜孔,大幅缩短膜的使用寿命,因此脱除该溶液中的钙、镁杂质非常必要。本文通过比较不同除杂方法的优缺点,选择离子交换法来去除铬酸钠碱性溶液中钙、镁杂质,并对螯合树脂除杂过程中的相关基础问题进行了研究,以便为进一步的工程研究及应用提供参考。首先对比了几种树脂的吸附效果,选定性能良好的螯合树脂作为主要实验用树脂。考察了温度、pH、树脂用量以及时间等对吸附效果的影响,优化的实验条件为:温度50℃,pH=8.5,反应时间6 h,树脂用量为1 g/100mL。脱附实验中,当温度为35℃时,采用1.0 mol/L的HCl溶液,反应3 h后树脂上的钙、镁离子基本被脱附完全;树脂重复使用8次后,对钙、镁的吸附率仍保持在90%以上。热力学研究表明:单溶质体系中,吸附过程符合Langmuir,Freundlich,Temkin和DR四种吸附等温模型中的Langmuir和Freundlich吸附等温模型,吸附过程以单分子层吸附为主;在323 K时,树脂对钙、镁的最大吸附容量分别为34.32 mg/g和22.26mg/g;双溶质体系中,吸附比较符合SRS模型,钙对镁的抑制要比镁对钙的抑制效果大,且温度的升高会提高钙、镁之间的抑制效果。根据MELM模型,钙、镁之间为竞争吸附,即钙、镁在另一种金属离子存在的情况下吸附量要减少。通过计算热力学函数ΔH~0、ΔS~0、ΔG~0,钙、镁离子在树脂上的吸附过程是自发的(ΔG~0<0),吸热的(ΔH~0>0)以及熵增(ΔS~0>0)的过程。动力学研究表明,树脂对钙、镁的吸附主要以化学吸附为主,同时可能还伴有一定的物理吸附,吸附过程符合准二级动力学方程。根据阿伦尼乌斯方程计算吸附钙、镁的表观活化能分别为E_a(Ca)=49.46 kJ/mol,E_a(Mg)=39.84 kJ/mol。动态吸附实验中,随着柱高增大,穿透时间延长,穿透曲线变平缓;而流速和初始浓度增大,穿透时间越短,穿透曲线越陡峭。采用Thomas模型和BDST模型拟合计算:随着流速增加,吸附量减少,而柱高和初始浓度增加时,结果相反。在含铬酸钠的钙、镁混液,由于铬酸钠的存在,导致了树脂对钙、镁的吸附量减少,穿透时间缩短。