端硫代氨基甲酸基超支化聚合物的制备及其在菱锰矿处理中的应用

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锰矿是一种重要的矿产资源，在钢铁冶金、电池工业、化工原料等领域都有广泛的利用。锰矿被开采和深加工的过程中，往往会产生大量的废渣和废水排放，研究锰矿废渣的回收利用和提高锰的浸出率是该领域研究的关键和挑战。本文首先将锰矿粉与碱液反应后的滤液与硫酸反应，提取白炭黑；锰矿粉与碱液反应后的滤渣与硫酸反应获得硫酸锰。研究了白炭黑产率和硫酸锰浸出率的影响因素和规律。以超支化聚酰胺-胺制备端硫代氨基甲酸基超支化聚合物去除滤液中的金属离子以提高白炭黑的白度和质量。主要研究内容如下：
　　（1）超支化聚酰胺-胺（HPAMAM）的合成与表征。以丙烯酸甲酯、二乙烯三胺、乙二胺为主要原料，采用“准一步法”合成了4种不同代数的HPAMAM。利用红外、核磁表征了HPAMAM的化学结构，用热重分析仪表征了HPAMAM的热稳定性能，采用化学滴定法测定了HPAMAM的胺值。结果显示，成功地合成了4种不同代数的HPAMAM，随着HPAMAM代数的增加，胺值逐渐减小，其热稳定性能逐渐增加，HPAMAM-1、HPAMAM-2、HPAMAM-3、HPAMAM-4的初始热分解温度分别为209.0℃、210.8℃、213.2℃、219.5℃。
　　（2）端硫代氨基甲酸基超支化聚合物（HDTC）的制备与性能。以HPAMAM、二硫化碳、氢氧化钠为主要原料制备了4种不同代数的HDTC。利用红外表征了HPAMAM的化学结构，使用热重分析仪表征了HPAMAM的热稳定性能，采用可见分光光度法（VIS）和原子吸光光度法（AAS）分别研究了HDTC的分子量及其HDTC-3对Fe2+、Cu2+、Fe3+的去除效果。结果显示，随着络合剂分子量的增加，去除金属离子的效果先增加后下降，第三代端硫代氨基甲酸基超支化聚合物（HDTC-3）展现出较好的去除效果，HDTC-3对Cu2+、Fe3+也显现出了明显的络合作用。HDTC-1、HDTC-2、HDTC-3、HDTC-4的初始热分解温度分别为230.1℃、240.4℃、245.3℃、235.4℃。
　　（3）HDTC在菱锰矿制备白炭黑和硫酸锰过程中的应用。首先将菱锰矿粉与氢氧化钠反应，产生的滤液经HDTC处理后制备白炭黑，产生的滤渣制备硫酸锰，研究了白炭黑产率和硫酸锰浸出率的影响因素。研究了反应温度、时间、固液比、碱液和酸液浓度等因素对白炭黑产率和硫酸锰浸出率的影响规律，结果显示，在温度为140℃，反应时间为8 h，碱矿比为1.2：1，碱液浓度为40 wt％的实验条件下，可使白炭黑产率达到15.7%，白炭黑中SiO2的含量为92.5%。在温度为100℃，反应时间为5 h，硫酸与提取白炭黑之后的滤渣的比为1.2：1，硫酸浓度为20 wt%的条件下，可使硫酸锰的浸出率达到13.0%。此法的硫酸锰浸出率相比直接用锰矿粉和硫酸反应浸出硫酸锰的浸出率11.7%，提高了11.1%。

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作者
余智勇;
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作者单位

中南民族大学;

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授予单位中南民族大学;
学科高分子化学与物理
授予学位硕士
导师姓名张道洪;
年度 2014
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类废水的处理与利用;
关键词
锰矿废渣; 白炭黑; 超支化; 硫代氨基甲酸盐; 浸出率;

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