戊二醛蒸汽修饰双萃取剂浸渍树脂钒分离机制研究

Vanadium is an important strategic resource. The separation and enrichment of vanadium from acid leaching solution is an urgent problem must be resolved. This project will prepare coated film on P204-TBP impregnated resins by crosslinking polyvinyl alcohol (PVA) with glutaraldehyde (GA) vapor and research the effects of reaction conditions on the characteristics of coated film (surface morphology, thickness, crosslinking degree, etc.). In the batch adsorption mode, the project will study the adsorption properties of vanadium and main impurity ions on the coated impregnated resins, obtain thermodynamics parameters and kinetic factors and determine the adsorption isotherm models during adsorption. The influences of film properties on the adsorption rate and adsorption capacity of vanadium also are investigated. In the column mode, the vanadium will be separated from the main impurity ions by adsorption-elution process and the kinetics characteristics of vanadium and impurity ions in this process would be examined thoroughly. Besides, the adsorption-desorption mechanisms of vanadium and impurity ions on the resins and the synergic extraction effect of TBP will be unveiled. Finally, the impact of coated film on performance of the impregnated resins during cyclic utilization also is studied. This project can illuminate the separation mechanisms of vanadium in acid leaching solution by coated P204-TBP impregnated resins, and boost the advance in separation theory and technology of solvent impregnated resins, possessing great theoretical and technical significance.

钒是一种重要的战略资源，从酸浸液中分离富集钒是湿法提钒亟待解决的关键问题。本项目采用戊二醛蒸汽浸润修饰聚乙烯醇的新方法在P204-TBP双萃取剂浸渍树脂表层形成包覆膜，研究不同反应条件对包覆层特性（表面形貌、厚度、交联度等）的影响。探讨静态吸附条件下，酸浸液中钒和主要杂质离子的吸附特征，计算吸附热力学参数，明确吸附等温模型和动力学控制因素；研究包覆层特性对钒吸附动力学和吸附容量的影响。在柱式吸附条件下，通过吸附-淋洗实现钒和主要杂质离子的分离，探讨这一过程钒和主要杂质离子的吸附-解吸动力学特征，阐明钒和主要杂质离子的吸附-解吸机理及TBP在其中的协萃机制；通过与未包覆浸渍树脂的比较，研究包覆层对循环使用过程中树脂性能的影响。项目可以揭示浸渍树脂对酸浸液中钒分离的机制，推动浸渍树脂分离理论和技术的进步，具有重要的理论意义和工程应用价值。

溶剂浸渍树脂是将萃取剂浸渍到多孔吸附树脂上形成的一种新型吸附材料，它结合了溶剂萃取和离子交换的优点，具有吸附容量高、选择性好、操作简便和环境友好的特点。本项目的主要目的是提高溶剂浸渍树脂的稳定性，并将其用于钒的分离富集。项目的主要研究内容和结果如下：.（1）萃取剂在多孔树脂中的分布与孔特征密切相关。在微孔占主导地位的多孔树脂中，萃取剂主要以在“孔壁铺展”的方式存在，即以单分子层吸附为主，萃取剂的利用率较高，浸渍树脂的稳定性较好；而在中孔或大孔居多的树脂中，萃取剂主要以“孔道填充”的方式存在，萃取剂以多分子层吸附为主，萃取剂的利用率较低，浸渍树脂的稳定性较差。树脂基质与萃取剂的亲和力越强，浸渍树脂的浸渍率和吸附容量也越高。这一结论可为浸渍树脂基质的选择提供理论指导。.（2）超声波可以显著促进萃取剂进入多孔树脂，大大缩短浸渍平衡时间，在一定程度上还可以提高浸渍树脂的吸附容量和稳定性。.（3）同样条件下，P204-TBP双萃取剂浸渍树脂吸附钒的平衡时间比P204单萃取剂浸渍树脂短，且前者对钒的分离效果明显优于后者，这是由于TBP的加入改变了P204分子的存在形式，从而提高了钒的吸附速率。.（4）P204浸渍树脂吸附V(IV)的最佳pH为2.0，且随着钒浓度的上升，钒吸附量逐渐上升。随着温度的上升，钒吸附量也逐渐上升，表明V(IV)吸附过程为吸热反应。.（5）利用P204浸渍树脂可以有效实现含钒浸出液中钒的分离富集。在pH为1.0时，先将含钒浸出液溶液中的Fe(III)分离，然后合并吸附下液和含钒解吸液，调其pH为2.0，再分离V(IV) 和Al(III)。最终钒的回收率为91.47%，钒可以富集5倍左右。.（6）利用戊二醛蒸汽交联聚乙烯醇（PVA）是一种有效的包覆方法。包覆时最佳的PVA浓度为3%，交联时间为30min。包覆膜的存在可以有效阻止萃取剂的流失，显著增强浸渍树脂的稳定性，有助于浸渍树脂的工业应用。