크롬 및 일반 대중의 이해를 위한 바나디움 함유 樹脂의 해석 (2)

이온 교환 합성의 구조적 구성
산업용 바나디움 함유 합금은 일반적으로 거시성 강한 기초 애니온 교환 합금이며 구조는 세 부분으로 구성됩니다.
폴리머 프레임 워크: 스티렌-디비닐 벤젠 코폴리머를 기반으로 큰 포스 네트워크 구조를 가지고 있으며 기계적 강도와 화학적 안정성을 제공합니다.
2함수 그룹: 프레임에 있는 쿼터너리 암모늄 그룹, 일반적으로 R-N ((CH3) 3Cl의 형태로,강한 기초 아니온 교환 그룹에 속하며 광범위한 pH 범위 내에서 활동을 유지할 수 있습니다 (1-14).
3교환성 이온: 애니온 교환성 樹脂은 기능적 운반기 역할을 합니다. 교환성 활성 그룹 (Cl−, SO42−,OH−) 는 합액의 폴리머 프레임에 결합되어 용액의 바나다트 애니온과 회귀 가능하고 동등한 교환을 할 수 있습니다.이것은 바나디움의 분리 및 농축을 달성하는 핵심 화학적 기초입니다.

흡수 및 교환 메커니즘
바나디움을 함유한 용액에서 바나디움은 주로 반발렌트 바나디움 옥소아니온 (VO3−, HVO42−, V10O286− 등) 의 형태로 존재합니다.그리고 특수한 형태는 용액의 pH 값에 달려 있습니다.용액이 樹脂 층을 통과 할 때, 樹脂에 있는 쿼터너리 암모늄 그룹은 전기 정적 인력을 통해 바나디움 옥소아니온을 포착합니다.같은 양의 SO42− 또는 OH−를 방출하는 동안이 과정은 역행성 반응이며, 반응 방정식은 간단하게 다음과 같이 표현될 수 있다.

흡수 효율은 pH 값, 온도, 흐름 속도 및 초기 바나디움 농도에 의해 크게 영향을 받습니다. 실험은 pH = 1.8 - 2 조건에서 나타났습니다.0 및 흡수 흐름률 1시간당 합금 부피의 5배, 바나디움 흡수율이 97%를 초과할 수 있다. 알칼리 범위 (8.5 < pH < 10) 에서선택적 흡수도 반응 후 30 ~ 60 분 이내에 달성 할 수 있습니다..
일반적인 바나디움 함유 합금의 예로서, 그 화학 구조는 다음과 같이 간략하게 나타낼 수 있다.
프레임: 스티렌-디베닐 벤젠 코폴리머 (매크로포라스 구조)
기능 그룹: 쿼터너 암모늄 그룹
이 구조는 합성에 다음과 같은 특성을 부여합니다.
큰 포스 구조: 더 큰 특정 표면 면적과 더 많은 반응 장소를 제공하여 바나디오 이온의 확산과 교환을 촉진합니다.
쿼터너리 암모늄 그룹: 강한 기초 안이온 교환 그룹에 속하며 넓은 pH 범위 (1 - 14) 에서 우수한 교환 성능을 유지합니다.
교차 결합 된 코폴리머: 樹脂의 기계적 강도와 화학적 안정성을 보장하며 높은 온도 (이용 온도 80 °C까지) 에 견딜 수 있습니다.