碱金属/碱土金属离子电吸附行为和机理研究氯化物型和硫酸盐型盐湖卤水物性参数变化规律研究

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电吸附技术是一种将电化学和吸附分离方法结合的―新技术‖,其操作过程无污染、低能耗,可以有效去除盐溶液中的离子。近年来,电吸附分离技术被广泛应用于污水处理和海水淡化等领域,但是其在盐湖卤水综合开发方面的应用未见公开报道。本部分实验制备了几种碳基电极,系统化研究碱金属和碱土金属元素的电吸附行为。本研究可以为电吸附技术在盐湖资源分离方面的应用提供基础数据。  (1)制备了 ZnCl2改性活性炭纤维电极,研究了其对碱金属和碱土金属离子的电吸附性能,考察了吸附液浓度、电极电压及电极间距对电吸附效果的影响。结果表明活性炭纤维电极对碱金属和碱土金属离子具有较好的吸附效果,但选择性吸附效果不佳;吸附平衡时间较长,一般需要6 h;ZnCl2改性活性炭纤维电极具有较好的循环使用性能。吸附液浓度越高、电极电压越大,吸附速率越快,吸附量越大。溶液浓度越高,除盐率越低。电极间距越小,吸附速率越快。  (2)采用吸附动力学模型对电吸附过程进行模拟,结果表明 Lagergren准一级动力学模型和Elovich动力学模型具有较高的拟合度,说明经典吸附动力学模型可以较好描述电吸附过程。  (3)制备了石墨烯和LiMn2O4/石墨烯电极,研究了其对水溶液中碱金属离子和碱土金属离子的吸附行为和选择性吸附性能,实验结果表明石墨烯电极和LiMn2O4/石墨烯电极对碱金属及碱土金属具有较好的吸附效果,并具有一定的选择性;吸附速率优于活性炭纤维电极,吸附平衡的时间约为3-4h。  (4)探讨了竞争吸附行为影响因素,认为溶液浓度、电极电压、离子电荷、离子半径及电极孔径都会对竞争电吸附行为产生影响,并且竞争吸附行为是这些因素综合作用的结果。  在野外自然条件下光照和温度对盐湖卤水的物性参数有很大影响,本部分实验在实验室条件下模拟一里坪盐湖卤水和黑北凹地盐湖卤水,研究了温度对氯化物型和硫酸盐型盐湖卤水多元体系的pH、黏度和密度的影响规律。结果表明一里坪硫酸盐型和黑北凹地氯化物型盐湖卤水的pH和黏度随着温度升高而减小,密度随着温度升高而增大。
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