镍钴矿生物浸出液热力学性质的研究摘要
针对某镍钴矿生物浸出液,研究者对此体系的除铁工艺和有价金属的萃取分离工艺进行了不断的研究,而对该体系热力学性质的研究尚未开展。本文对该镍钴矿生物浸出液进行溶液化学性质研究,以获得该体系热力学性质及其变化规律:粘度、电导、活度系数、相对偏摩尔自由能、相对偏摩尔焓、相对偏摩尔熵等。镍钴矿生物浸出液体系下,粘度及电导的实验结果表明:浸矿细菌作为一种组分,其本身对于体系粘度的影响不明显,而浸矿过程由于细菌的存在导致的溶液中铁离子浓度和价态的变化是影响粘度差异性的重要因素,探讨了该体系下粘度值与温度关系的分析特性,以及粘度值与浓度关系的分析特性;同时浸矿细菌作为一种组分,其本身对于体系电导的影响也不明显,浸矿过程由于细菌的存在导致的溶液中离子浓度和价态的变化也是影响电导差异性的重要因素。铁离子作为浸出液中的重要组分,本文采用Fe2+-Fe3+-Eh关系图探讨了一定浸矿细菌浓度下铁离子在水溶液中的热力学状态,结果表明浸矿细菌的存在明显加速了溶液中铁离子的活度系数改变。为反映出镍钴矿浸出液中各组分对体系热力学性质的影响,本文应用Meissner-Pitzer模型研究了镍钴矿生物浸出液模拟体系的活度系数变化规律,量化了体系中pH值和离子浓度变化时体系热力学性质的变化程度。模型对溶液性质变化预测的结果与实验测定结果一致。本文使用电导法测定了镍钴矿摇瓶生物浸出液体系平均活度系数的变化规律。实验表明在溶液浓度一定时,随着浸出液温度的升高,平均活度系数减小。在温度一定时,随着溶液浓度的增加,平均活度系数减小。在测定平均活度系数的基础上,通过热力学关系式获得不同温度下各相对偏摩尔热力学性质。结果表明在该体系中:相对偏摩尔焓随溶液浓度的增加而出现波动,趋势为增大;相对偏摩尔熵随溶液浓度的增加而减小;相对偏摩尔自由能随溶液浓度的增加而增大。同时实验结果表达了有菌和无菌两种浸出情况下体系存在的差异。最后通过对电导法测定活度系数的原模型理论推导途径的改变,结合卡尔丹诺公式获得电导法测定活度系数的新模型。
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