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斜发沸石作为一种高性能离子交换剂,近年来,受到科学研究者的瞩目,斜发沸石结构、特性和应用的研究也取得了显著的进步。自从70年代以来,我国对斜发沸石的研究和应用也有了相当发展。研究表明:斜发沸石具有阳离子交换特性,尤其对钾离子具有较高的选择性,开发斜发沸石从海水中提取钾盐的技术是解决我国缺钾现状的有效途径。但是现在斜发沸石对钾离子交换机理的研究不足,制约着我国海水提取钾盐技术的发展。对此,本文展开斜发沸石对钾离子交换体系的研究,以期优化海水提取钾盐的技术参数,提高斜发沸石的有效交换量、交换速率,减少能源消耗,为海水提取钾盐高效节能技术的开发研究提供一定的理论依据。 本文研究了斜发沸石对钾离子交换的热力学特性和动力学特性。其中,热力学部分包括:测定了斜发沸石对钾离子的全交换容量;用静态法完成了不同温度下斜发沸石对钾离子的交换平衡曲线;然后从离子交换等温线入手,进一步研究了温度等条件对斜发沸石上钾、钠交换平衡的影响,依据实验数据用非线性最小二乘法回归出兰格缪尔方程形式的热力学模型,并求的热力学反应焓。动力学部分包括:查明了斜发沸石对钾离子的交换控制机理为液膜扩散控制,并同时采用了中断接触法和浅床技术两种方法验证了其厂确性,以及有Mg2+存在情况下的交换机理;以传质学原理为基础,推导出液膜扩散控制下的传质速率模型,结果表明:在溶液流速为0.02165m/s至0.0433m/s范围内钾离子总传质系数的模型计算值与试验值吻合较好;用浅床技术测定了不同浓度、温度、沸石粒度、溶液粘度、溶液流速等情况下斜发沸石与钾离子交换的动力学曲线,并计算出离子交换的总传质系数和有效扩散系数,结果表明:总传质系数和有效扩散系数随温度的升高而增大,总传质系数随溶液流速的增加而增加,随沸石粒度和溶液粘度的增大而减小,而溶液钾离子浓度的变化对其影响不明显。 本文研究结论不但可以指导实践生产,也可以供斜发沸石对其他离子交换的研究进行参考,开发应用领域十分广泛。