数值模拟研究：树脂吸附铜锌离子的效率与影响因素

"这篇论文是关于树脂吸附铜锌离子的数值模拟研究，由陈尚、刘青等人撰写，属于首发论文。研究背景是氰化亚金钾生产过程中的含氰废液中含有高浓度的锌(Ⅱ)离子和铜(Ⅱ)离子，通过使用Aspen Adsorption软件对树脂固定床吸附过程进行数值模拟，探讨了树脂吸附这两种离子的规律。论文中采用了第一阶迎风差分法来离散偏微分方程，并分析了不同条件下的吸附穿透曲线和吸附负荷分布曲线。结果指出，增加进料流量和浓度可以提高吸附效率，并给出了锌离子和铜离子的传质系数。该研究对有色金属冶金领域的重金属污染控制和资源化技术具有重要意义。" 本文的研究重点在于利用数值模拟方法探索树脂吸附铜、锌离子的行为，以解决镀金原料生产过程中产生的含氰废液处理问题。Aspen Adsorption是一款强大的化工过程模拟软件，被用来模拟φ10mm×200mm树脂固定床的吸附过程。在数值模拟中，一阶迎风差分法是一种常见的方法，用于将偏微分方程离散化，以便在计算机上进行数值求解。 研究发现，进料流量和浓度的增加能够提升树脂吸附铜、锌离子的效率。同时，当传质系数（KS）超过某一临界值时，吸附穿透曲线不再受其影响。传质系数是描述物质在吸附过程中的传递速度，文中给出了锌离子（KS(Zn2+) = 4.3×10-3s-1）和铜离子（KS(Cu2+) = 1.00×10-2s-1）的数值，这为理解和优化吸附过程提供了关键数据。 此外，研究还涉及了吸附穿透曲线和吸附负荷分布曲线，这些都是评估吸附性能的重要指标。穿透曲线反映了树脂床层中离子浓度随时间的变化，而吸附负荷分布曲线则展示了树脂内部不同位置的吸附量分布，这些信息对于优化吸附工艺参数和设计高效的重金属离子去除系统至关重要。 这项工作为有色金属冶金行业的重金属污染控制提供了一种基于数值模拟的解决方案，同时也为树脂吸附技术在实际应用中的优化设计提供了理论支持。通过深入理解吸附机制，可以进一步提升重金属离子的去除效率，实现资源的高效回收与环境保护。