陰離子交換樹脂吸附低pH值溶液中鉬的機理研究

《陰離子交換樹脂吸附低pH值溶液中鉬的機理研究》是依託中南大學，由王明玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：陰離子交換樹脂吸附低pH值溶液中鉬的機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王明玉
• 依託單位：中南大學

項目摘要

離子交換法是從溶液中分離提取鉬最常用的方法之一，但某些陰離子交換樹脂能夠有效吸附以鉬陽離子為主低pH值溶液中的鉬（VI）卻是一種反常現象。儘管這一現象早就被人發現，但至今沒有得到科學解釋。本課題針對鉬（VI）的這一反常現象，提出了通過低pH值溶液陰離子交換樹脂吸附前後鉬（VI）存在形態的測定，並輔以量子化學計算來確定陰離子交換樹脂吸附鉬陽離子交換機理的新思路。課題圍繞新思路，以純鉬酸鹽化合物配製的溶液為原料，採用電位滴定、紅外、拉曼等手段測定樹脂吸附前後溶液中鉬（VI）的存在形態；根據所選樹脂功能團組成和結構，通過量子化學計算，推測樹脂吸附過程鉬存在形態變化的可能途徑，進而確定樹脂吸附鉬陽離子的交換機理，並結合熱力學分析，確定鉬（VI）的存在形態與其濃度及溶液pH值的關係，繪製鉬（VI）存在形態的優勢區點陣圖。本課題的研究可進一步豐富鉬酸鹽化學及離子交換理論，具有重要的科學意義。

結題摘要

本項目採用離子交換法，藉助紅外和拉曼以及X 射線光電子能譜對含硫酸鹽的低pH值溶液中鉬的存在形態進行了較為系統的研究。對鉬酸鈉溶液及含有SO42-的鉬酸鈉溶液不同pH條件下鉬的存在形態進行了對比。實驗發現，當鉬酸鈉溶液pH 小於1.5 的時候，溶液中會生成白色沉澱，只有當pH 繼續降低到大約0.1 的時候白色沉澱才重新溶解；而含有SO42-的溶液自始至終沒有沉澱生成。pH 值為0.36~1.24 的含硫酸鹽溶液中的Mo(VI)只能用陰離子交換樹脂吸附，不能被陽離子交換樹脂吸附。在酸性硫酸鹽溶液體系中，Mo(VI)與硫酸根可形成雜多酸離子[Mo2O5(SO4)2]2-和MoO2(HSO4)42-，從而使得陰離子交換樹脂能在低pH值條件下能有效吸附溶液中的Mo(VI)；隨著溶液pH從1.92降到0.06，鉬的存在形態由Mo8O264-變為 [Mo2O5(SO4)2]2- 然後變為 MoO2(HSO4)42-。採用拉曼光譜只能證明硫酸鹽的存在對溶液中鉬的存在形態有影響，但由於硫酸鹽的存在嚴重影響鉬物種的鑑別。負載樹脂紅外光譜研究證明1246cm-1, 1117cm-1和1041cm-1為Mo-O-S的吸收峰。X 射線光電子能譜證明[Mo2O5(SO4)2]2-和MoO2(HSO4)42-的Mo 3d5/2結合能值都為231.63ev。D314樹脂對酸性硫酸鹽溶液體系中鉬的吸附是一個吸熱熵增的自發過程，等溫吸附過程符合Langmuir模型；樹脂吸附鉬的過程同時受顆粒擴散和化學反應控制。通過對實際鎳鉬礦硫酸化焙燒浸出液中鉬的提取研究，證實了結論的可靠性。