钒钛磁铁矿中镓的分离富集与测定方法研究

发布时间：2017-09-13 17:19

  本文关键词：钒钛磁铁矿中镓的分离富集与测定方法研究

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【摘要】：随着科学技术的发展,稀散元素镓作为高新技术产业的支撑材料而广泛应用于电子、通信、医疗等领域。为了满足日益增长的镓金属的需要,综合开发、利用镓资源已成众多专家关注的焦点。目前,关于稀散元素镓的分离富集及测定方法已有相关报道,但多数是针对粉煤灰、铝土矿、闪锌矿等经冶炼有色金属后的废渣样品。钒钛磁铁矿富含大量有色金属,是西部重要的矿产资源之一,其原矿及提钒尾矿中都含有丰富的镓,含量均达到综合利用水平,具有一定的回收价值,但是针对基质复杂的钒钛磁铁矿中镓的分离富集与测定少见报道。基于此,本研究针对钒钛磁铁矿原矿、精矿及尾矿中镓建立了一系列的分离富集及测定方法。主要的研究工作及成果有:1.以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)为显色剂,经碱熔、萃取,分光光度法测定钒钛磁铁矿中镓。最佳显色条件是:在pH=3.2的邻苯二甲酸氢钾-盐酸(KHP-HCl)缓冲溶液和3 mL 95%乙醇溶液中,一定量的Ga(III)与4 mL 0.5 g/L的PAN常温下形成红色络合物,该络合物在545 nm处具有最大吸收,表观摩尔吸收系数为3.0×104 L?mol-1?cm-1。Ga(III)的质量浓度在0.05-3μg/mL范围与吸光度内呈线性,检出限为0.033μg/mL,相对标准偏差RSD=1.6%(n=7)。钒钛磁铁矿样品经氢氧化钠和过氧化钠碱熔、过滤、酸化还原铁、乙酸丁酯萃取、蒸馏水反萃取Ga(III),使Ga(III)与大量基体元素分离以消除干扰。2.为了进一步提高方法灵敏度,基于硫酸铵((N H4)2SO4)能使聚乙二醇-2000(PEG-2000)相与水相分层,提出了聚乙二醇—硫酸铵—双水相萃取分光光度法测定钒钛磁铁矿中的镓。最佳条件是:在3 mL pH 3.5的邻苯二甲酸氢钾-盐酸(KHP-HCl)缓冲溶液和7 mL PEG-2000水溶液中,Ga(III)与PAN形成红色络合物,加入8.0 g固体(NH4)2SO4振荡,静置,Ga(III)-PAN红色络合物分配在PEG-2000高聚相中,取高聚相于545 nm处测定其吸光度。该方法线性范围为0.01-1μg/mL,检出限为0.0033μg/mL,表观摩尔吸收系数为1.26×105 L?mol-1?cm-1。与方法1相比,灵敏度提高,检出限降低10倍。3.为了减少有机萃取剂用量,提高分析方法的灵敏度和选择性,建立了以PAN为络合剂、氯苯(C6H5Cl)为萃取剂的超声辅助-分散液液微萃取-火焰原子吸收光谱(USADLLME-FAAS)测定钒钛磁铁矿中痕量镓的新方法。最佳实验条件为:在pH 3.5的邻苯二甲酸氢钾-盐酸(KHP-HCl)缓冲溶液中,依次加入2 mL 0.5g/L的PAN溶液,500μL氯苯萃取剂、在30℃下萃取10 min。在最佳实验条件下,对系列Ga(III)标准溶液进行富集、测定,工作曲线的线性范围为0.1-1μg/mL,检出限为0.07μg/mL,富集倍数为124,相对标准偏差(RSD)为13.54%。4.建立了聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维分离富集痕量镓的新方法。当溶液pH为3,上柱流速为2 mL/min时,1000 mL 0.1μg/mL的Ga(III)可被0.1000 g聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维定量吸附,10 mL 1.6 mol/L的硝酸溶液能将其定量洗脱,富集倍数达到100倍。该纤维对Ga(III)的吸附率随温度升高而增大,吸附以液膜扩散为主。经Arrhenius公式计算的表观活化能为38.71 kJ/mol。离子交换纤维对镓的静态饱和吸附容量为209.4 mg/g,交换吸附过程服从Freundlich经验式,吸附容易发生。在最佳吸附及洗脱条件下,对自然河水和自来水中的Ga(III)进行分离富集及加标回收试验,结果表明,回收率介于86.3~104.4%之间,相对标准偏差(RSD)介于0.1~1.7%之间。本研究建立的三个分析方法已成功应用于钒钛磁铁矿原矿(GBW07224)、精矿(GBW07226a)尾矿(GBW07227)标准样品中镓的测定,测定结果相对误差介于-4.3%~2.4%,符合分析化学痕量分析要求。此外,建立了聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维分离富集痕量镓的新方法,为钒钛磁铁矿中镓的综合利用及后续研究提供方法支撑。
【关键词】：镓 钒钛磁铁矿 双水相萃取 超声辅助液-液微萃取 离子交换纤维
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD955
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 引言12-24
• 1.1 镓的概述12-13
• 1.1.1 镓的性质12
• 1.1.2 镓的用途12-13
• 1.2 镓的分布13
• 1.3 选题背景13-14
• 1.4 镓的测定方法14-17
• 1.4.1 可见分光光度法14-15
• 1.4.2 荧光光度法15-16
• 1.4.3 原子吸收法16
• 1.4.4 电感耦合等离子发射质谱法（ICP-MS）16-17
• 1.4.5 电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）17
• 1.4.6 电化学法17
• 1.5 镓的分离富集方法17-21
• 1.5.1 有机溶剂萃取18
• 1.5.2 非有机溶剂萃取18-19
• 1.5.3 离子交换树脂19
• 1.5.4 萃淋树脂法19-20
• 1.5.5 螯合纤维分离富集20
• 1.5.6 液膜分离20-21
• 1.6 本研究的主要内容及意义21-24
• 第2章 碱熔1(2-吡啶偶氮)2萘酚光度法测定钒钛磁铁矿中的痕量镓24-36
• 2.1 实验材料24
• 2.2 仪器设备24
• 2.3 主要试剂24-25
• 2.4 实验方法25-26
• 2.4.1 溶液的配制25-26
• 2.4.2 实验方法26
• 2.5 结果与讨论26-33
• 2.5.1 吸收曲线26-27
• 2.5.2 表面活性剂的选择27
• 2.5.3 酸度对显色反应的影响27-28
• 2.5.4 缓冲溶液用量的影响28-29
• 2.5.5 显色剂用量的影响29
• 2.5.6 乙醇用量的影响29-30
• 2.5.7 显色时间30
• 2.5.8 显色温度30-31
• 2.5.9 络合物组成31
• 2.5.10 共存离子的影响31-32
• 2.5.11 标准曲线32-33
• 2.5.12 样品的测定33
• 2.6 本章结论33-36
• 第3章 聚乙二醇-硫酸铵-双水相萃取分光光度法测定钒钛磁铁矿中的镓36-46
• 3.1 实验材料36
• 3.2 实验仪器36
• 3.3 实验试剂36
• 3.4 实验方法36-37
• 3.4.1 主要溶液配制方法36-37
• 3.4.2 实验方法37
• 3.5 结果及讨论37-43
• 3.5.1 吸收曲线37-38
• 3.5.2 酸度的影响38
• 3.5.3 缓冲溶液用量的选择38-39
• 3.5.4 显色剂用量的选择39-40
• 3.5.5 PEG-2000 溶液用量的选择40
• 3.5.6 盐的选择40
• 3.5.7 (NH4)2SO4用量的选择40-41
• 3.5.8 时间对吸光度的影响41
• 3.5.9 温度对萃取体系的影响41-42
• 3.5.10 工作曲线42
• 3.5.11 共存离子的影响42-43
• 3.5.12 样品分析43
• 3.6 本章结论43-46
• 第4章 超声辅助分散液-液微萃取-火焰原子吸收测定钒钛磁铁矿中痕量镓46-54
• 4.1 实验材料46
• 4.2 主要仪器46
• 4.3 主要试剂46
• 4.4 原子吸收测定条件46-47
• 4.5 实验方法47
• 4.5.1 主要溶液的配制47
• 4.5.2 实验方法47
• 4.6 结果及讨论47-53
• 4.6.1 萃取剂种类选择47-48
• 4.6.2 pH值的影响48-49
• 4.6.3 络合剂用量的影响49
• 4.6.4 萃取剂体积的影响49-50
• 4.6.5 萃取温度的选择50
• 4.6.6 萃取时间的选择50-51
• 4.6.7 盐浓度的影响51
• 4.6.8 共存离子干扰试验51
• 4.6.9 工作曲线51-52
• 4.6.10 富集倍数计算52
• 4.6.11 样品分析52-53
• 4.7 本章结论53-54
• 第5章 聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维分离富集水体中痕量镓54-66
• 5.1 实验材料54
• 5.2 主要仪器54
• 5.3 主要试剂54-55
• 5.4 实验方法55-56
• 5.4.1 聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维的预处理55
• 5.4.2 静态吸附实验55
• 5.4.3 动态吸附实验55
• 5.4.4 仪器条件及标准曲线55-56
• 5.4.5 吸附率、吸附量和洗脱率的计算方法56
• 5.5 静态吸附实验结果与讨论56-59
• 5.5.1 富集介质的选择56-57
• 5.5.2 富集液p H值的影响57
• 5.5.3 吸附时间的影响57-58
• 5.5.4 饱和吸附容量的测定58-59
• 5.6 动态吸附实验结果与讨论59-62
• 5.6.1 富集液流速的影响59
• 5.6.2 富集液体积的影响59-60
• 5.6.3 洗脱剂的选择60
• 5.6.4 洗脱剂浓度的选择60-61
• 5.6.5 洗脱剂体积的选择61
• 5.6.6 纤维重复使用实验61-62
• 5.6.7 干扰实验62
• 5.7 吸附机理探讨62-65
• 5.7.1 温度对吸附的影响及反应速率常数的测定62-64
• 5.7.2 活化能计算64
• 5.7.3 等温吸附曲线64-65
• 5.8 样品分析65
• 5.9 本章结论65-66
• 结论66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-76
• 攻读学位期间取得学术成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘延红;郭昭华;池君洲;王永旺;陈东;;镓在新能源领域的应用[J];有色金属工程;2014年06期

2 高磊;施哲;阴树标;朱云;;提钒尾渣镓回收方法研究[J];矿冶;2014年03期

3 班俊生;任俊涛;;地质样品中痕量镓的磷酸三丁酯纤维棉富集及其在电感耦合等离子体原子发射光谱法测定中的应用[J];冶金分析;2013年08期

4 亢德华;王铁;于媛君;顾继红;杨丽荣;;电感耦合等离子体质谱法测定钒钛磁铁矿中铬钴镍铜镓[J];冶金分析;2013年06期

5 龙立平;黄志;王姣亮;刘长辉;肖谷清;谢丹;;环丙沙星荧光光度法测定镓(Ⅲ)[J];湖南师范大学自然科学学报;2012年03期

6 李玉玲;司学芝;刘东;马万山;;罗丹明B-正丙醇-氯化钠体系析相萃取分离和富集镓(Ⅲ)[J];冶金分析;2012年03期

7 程新;沈镭;;欧盟矿产资源政策走向及对我国的影响分析[J];中国矿业;2011年07期

8 张新安;张迎新;;把“三稀”金属等高技术矿产的开发利用提高到战略高度[J];国土资源情报;2011年06期

9 左鸿毅;;氢氧化铝共沉淀分离-火焰原子吸收光谱法测定富镓渣中镓[J];理化检验(化学分册);2011年06期

10 杨载明;;电感耦合等离子体发射光谱法测定铝土矿样品中镓三种前处理方法的比较[J];岩矿测试;2011年03期

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1 白永庆;一种新型乳化液膜体系的制备及其对镓和铟的非分散提取工艺[D];广西大学;2008年

2 罗友云;萃淋树脂分离富集—光谱法测定中草药中稀有金属的研究与应用[D];湘潭大学;2007年

3 曹冬林;等色染料离子对在光度分析中的应用研究[D];河北大学;2007年

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本文编号：845004