強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂201_7吸附銠的性能研究_圖文

1、2010年 5月 第 31卷第 2期貴 金 屬P rec i ousM e talsM ay 2010 V o. l 31, N o . 2強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂 201 7吸附銠的性能研究 *杜 欣 , 張曉文 , 周耀輝 , 劉迎九 , 張 宇(南華大學(xué) 城市建設(shè)學(xué)院 , 湖南 衡陽(yáng) 421001摘 要 :采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)法研究強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂 201 7吸附銠 , 試驗(yàn)結(jié)果表明在強(qiáng)酸性條件下 , 該樹(shù)脂對(duì)銠的吸附率達(dá)到 45%。 用 5%硫脲 +0. 75m o l/LH C l 溶液可快速解吸樹(shù)脂上吸附的銠 , 解吸率為 97%。關(guān)鍵詞 :冶金技術(shù) ; 強(qiáng)堿性陰離子樹(shù)脂 ; 銠 ; 吸附中圖分

2、類號(hào) :TF111. 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A 文章編號(hào) :1004-0676(2010 02-0010-04St udy on the Adsorption of Rhodiu m on Strongly Basic Anion R esinDU X in , ZHANG X iaow en , ZHOU Yaohui, LIU Y ingjiu , ZHANG Yu(School o fU rban Construction , U n i versity o f Sout h Ch i na , H engyang , H unan 421001, China Abst ract :The

3、adso r b i n g pr operties of strong ly basic anion resin to rhod i u m have been i n vesti g ated i n de tai. l The resu lts sho w ed that the adso r pti o n of Rh onto the proposed resi n reachs to 45%in conditions of strong acid . The r hod i u m adsorbed on t h e resi n can be desorpted by 5%th

4、i o urea-0. 75m o l/LH C l so l u ti o n w it h the deso r pti o n rate reaching to 97%.K ey w ords :m etall u rgy ; str ong ly basic an i o n resi n ; rhod i u m; adsor p ti o n鉑族金屬是現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)防建設(shè)的重要材料 , 以其特別優(yōu)異的性能和資源相對(duì)匱乏而著稱 , 應(yīng)用 廣泛 , 特別是在 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) 中的作用 日益增強(qiáng)。 鉑族金屬包括鉑、 鈀、 鋨、 銥、 釕、 銠六種金屬元素 , 其 中銠惰性最強(qiáng) , 對(duì)銠的提取

5、 , 特別是銠、 銥分離是鉑 族金屬提取中的一個(gè)難題。目前 , 常見(jiàn)的提取和分離銠的方法主要是溶劑 萃取法 1-2和離子交換法 3-6。溶劑萃取法具有生 產(chǎn)能力大、 分離效果好、 操作簡(jiǎn)便、 成本低等優(yōu)點(diǎn) , 但 在實(shí)際反應(yīng)過(guò)程中存在反萃難等問(wèn)題 , 且所用萃取 劑大多易燃、 易揮發(fā)、 有毒。而離子交 換法選擇 性 好、 分離效率高、 對(duì)環(huán)境 污染少 , 應(yīng)用越 來(lái)越廣泛。 作者對(duì) 201 7樹(shù)脂吸附和解吸銠的性能進(jìn)行研究 , 意在通過(guò)試驗(yàn)獲得必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù) , 進(jìn)行參數(shù)和數(shù) 據(jù)的分析 , 為該樹(shù)脂應(yīng)用于銠的富集分離工藝 , 以及 進(jìn)一步改善其性能提供理論依據(jù)。 1 試驗(yàn)部分1. 1 主要儀器

6、和試劑756型紫外可見(jiàn)分光 光度計(jì) , 上海精密科學(xué) 分 析總廠 ; LRH -250-Z 恒 溫振蕩培養(yǎng)箱 , 廣東醫(yī) 療 器械廠。201 7樹(shù)脂 :強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子樹(shù)脂。預(yù) 處理方法為 :先用溫水洗滌 , 然后用 1m ol/LN a OH 溶液浸泡 24h , 水洗至中性 , 接著用 1mo l/LH C l 溶 液浸泡 24h , 水洗至中性 , 最后再用 1m ol/LN a OH 溶液浸泡 24h , 水洗至中性 , 備用。試驗(yàn)用水為蒸餾水 , 所用試劑包括鹽酸、 硫酸、 氯化亞錫、 2-巰基苯并噻唑、 乙酸乙酯等均為分析 純。*收稿日期 :2009-07-20 基金項(xiàng)目 :衡

7、陽(yáng)市科技項(xiàng)目 (2007KG034: 欣 , , , m ai:l nhduxi .1. 2 試驗(yàn)方法 1. 2. 1 靜態(tài)法 :取適量含銠溶液 , 加入一定量預(yù)處 理后的樹(shù)脂 , 振蕩 , 間隔一定時(shí)間取樣 5mL , 用紫外 可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)出銠的質(zhì)量濃度 , 考察吸附交換時(shí)間、 溫度及 p H 值對(duì)樹(shù)脂吸附性能的影響。 1. 2. 2 動(dòng)態(tài)法 :將適量樹(shù)脂濕法裝柱 , 上下端填少 量玻璃纖維 , 試驗(yàn)溶液以一定流速通過(guò)玻璃交換柱。 吸附 后 , 用少 量 水淋 洗 , 然 后 用 5%硫 脲 +0. 75m o l/LH C l 溶 液解吸銠。分 批接收解吸 液 , 測(cè)定 銠 的質(zhì)量濃度

8、 , 并繪制吸附和淋洗曲線。2 結(jié)果與討論2. 1 靜態(tài)試驗(yàn)2. 1. 1 吸附交換時(shí)間對(duì)樹(shù)脂吸附銠 的影響 :取含 銠溶液及預(yù)處理后的干樹(shù)脂 1. 5g 加入錐形瓶 , 放 入恒溫振蕩箱保持 25 恒溫 , 間隔一定時(shí)間取樣 5mL, 測(cè)定溶液中銠的質(zhì)量濃度 , 并計(jì)算吸附率。吸 附交換時(shí)間對(duì)樹(shù)脂吸附銠的影響見(jiàn)圖 1。由圖 1可看出 , 隨著吸附交換時(shí)間的增加 , 銠吸 附率逐漸增加 , 90m in 以后 , 銠吸附率可達(dá) 45%, 時(shí) 間繼續(xù)增加 , 銠吸附率基本不變。由此可知吸附時(shí) 間達(dá)到 90m in 后 ,吸附基本達(dá)到平衡。 圖 1 交換時(shí)間對(duì)銠吸附率的影響Fig . 1 E ff

9、ect o f exchange ti m e on the adso r pti o n of Rh 2. 1. 2 溫度對(duì)樹(shù)脂吸附銠的影響 :取含銠 溶液及 預(yù)處理后的干樹(shù)脂 1. 5g 加入錐形瓶中 , 放 入恒溫 振蕩箱中分別在 25、 30和 40 下反應(yīng) , 間隔一定時(shí)間取樣 5mL , 計(jì)算吸附率。溫度對(duì)樹(shù)脂吸附銠的影 響見(jiàn)圖 2。從圖 2可看出 , 樹(shù)脂對(duì)銠的吸附率隨著溫度的 上升而增加 , 表明該吸附過(guò)程為吸熱過(guò)程 , 提高溫度有利于吸附交換反應(yīng)的進(jìn)行。圖 2 溫度對(duì)銠吸附率的影響Fig . 2 E ffect o f te m pera t u re on the adso

10、rption of Rh(140 , 230 , 325 2. 1. 3 p H 值對(duì)樹(shù)脂吸附銠的影響 :強(qiáng)堿性陰離子 樹(shù)脂只有在強(qiáng)酸下才有利于反應(yīng)的進(jìn)行。取含銠溶 液及預(yù)處理后的干樹(shù)脂 1. 5g 加入錐形瓶 , 分別 調(diào) 節(jié)溶液 pH 值為 0、 0. 22、 0. 4、 0. 53、 0. 71、 1. 0, 放入 恒溫振蕩箱并在 25 下反應(yīng) , 在吸附平衡時(shí)取樣 5mL , 計(jì)算吸附率。 p H 值對(duì)樹(shù)脂吸附銠的影響如圖 3所示。從圖 3可看出 , 樹(shù)脂對(duì)銠的吸附率隨著 p H 值的 增加而降低 , 表明低 p H 值有利于吸附交換反應(yīng) 的 進(jìn)行。在 p H =00. 2時(shí) , 吸附

11、率較高且穩(wěn)定 , 本試 驗(yàn)含銠溶液的 p H ! 0. 1, 所以其他試驗(yàn)過(guò)程中不需 另外調(diào)整 p H值。圖 3 p H 值對(duì)銠吸附率的影響 Fig . 3 E ffect o f pH on the adsorption o fRh 2. 1. 4 吸附等溫線 :在溫度為 30 , p H =0. 1, 干樹(shù) 脂用量為 1. 5g 的條件下 , 改變銠溶液的質(zhì)量濃度 , 進(jìn)行等溫吸附試驗(yàn)。為了充分達(dá)到吸附平衡 , 試驗(yàn) 振蕩 120m i n , 吸附等溫線如圖 4所示。 圖 4 吸附等溫線 F i g . 4 A dsorpti o n isother m o fRh Freund lic

12、h 吸附等溫式7:lg q =lg K F +nlg C 式中 :q 為平衡吸附量 m g /g; C 為平衡時(shí)的質(zhì)量濃度 m g /L;K F 、 n 為待定系數(shù) , 截距為 l g K F , 斜率為 n般認(rèn)為n =0. 10. 5時(shí) , 容易吸附 ; n>2時(shí) , 則難 于吸附。以 l g q 對(duì) lg C 作圖得到一條近似的直線 , 見(jiàn) 圖 5。從圖 5可以看出 , 201 7樹(shù)脂對(duì)銠的吸附符合Freundlich 吸附等溫式 , 本試驗(yàn)的 K F =0. 85, 1n =0. 47, 說(shuō)明該吸附反應(yīng)較容易進(jìn)行。圖 5 l g q -l g C 曲線F i g . 5 lg q

13、vs lg C curve2. 1. 5 靜態(tài)飽和吸附容量的確定 :在固定酸度、 反 應(yīng)液體積和干樹(shù)脂量的情況下 , 加入過(guò)量的銠標(biāo)準(zhǔn) 溶液 , 按靜態(tài)試驗(yàn)方 法操作 , 測(cè)得在溶 液 p H =0. 1時(shí) , 201 7樹(shù)脂對(duì)銠的飽和吸附容量為 3. 30m g /g。 2. 1. 6 解吸劑選擇 :本試驗(yàn)試用了 0. 75m o l/LHC l 溶液、 5%硫脲溶液以及 5%硫脲 +0. 75m o l/LHC l 明在相同的體積下 , 5%硫脲 +0. 75m o l/LHC l 溶 液的解吸效果最好 , 因此選擇此溶液為動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的 解吸劑。2. 2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn) 2. 2. 1 吸附曲線

14、:按動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方法 , 將預(yù)處理后的 樹(shù)脂濕法裝入直徑為 1c m 、 高 25c m 的玻璃交換柱 中 , 樹(shù)脂層高度為 20c m, 用適量蒸餾水洗柱后 , 室溫 下取適量的含銠溶液以 0. 070. 1mL /mi n 流速通過(guò)樹(shù)脂柱 , 每收集 4mL 流出液作為一個(gè)樣品 , 測(cè)定 銠的質(zhì)量濃度 , 繪制吸附曲線 , 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖 6。圖 6 201 7樹(shù)脂吸附曲線 Fig . 6 Adso r pti o n curve of 201 7resin 由圖 6可看出 , 吸附曲線為 S #型 , 在含銠溶液 穿透柱床樹(shù)脂之前 , 溶液中銠的質(zhì)量濃度慢慢上升 , 一旦穿透 , 迅速上升 ,

15、 直至飽和。穿透體積為 7倍床 體積 , 飽和體積為 18倍床體積 , 穿飽比為 0. 39, 表明201 7樹(shù)脂可用于從強(qiáng)酸溶液中回收銠。2. 2. 2 淋洗曲線 :吸附了銠的樹(shù)脂柱床 , 用適量的 水清洗飽和樹(shù)脂后 , 用 5%硫脲 +0. 75m ol/LHC l 溶 液解吸 , 解吸劑流速為 0. 04mL /min 。每收集流 出 液 4mL 作為一個(gè)樣品測(cè)定銠的質(zhì)量濃度 , 繪制淋洗 曲線 , 結(jié)果見(jiàn)圖 7。圖 7 201 7樹(shù)脂淋洗曲線 F i g . 7 Desorption cur ves o f 201 7resi n從圖 7可看出 , 淋洗曲線狹窄 , 淋洗峰值高 , 淋

16、 洗液銠的質(zhì)量濃度最高達(dá)到 17. 37m g /L。 6倍床體 積的 5%硫脲 +0. 75m o l/LH C l 溶液即可將銠解吸 , 解吸率達(dá) 97%, 淋洗效果好。2. 3 抗干擾試驗(yàn)向 10mL 含銠溶液中 , 分別加 入 5m g 的 K +、 N a +、 C a 2+、 M g 2+、 A l 3+離 子 , 與 樹(shù) 脂 共 同 振 蕩 90 m in , 棄液 , 水 洗 樹(shù)脂 至 中性 , 以 5%硫 脲 +0. 75 m o l/LH C l 溶液解吸銠。結(jié)果表明以上 5種常見(jiàn)陽(yáng) 離子不干擾吸附分離 , 201 7樹(shù)脂具有良好的選擇 吸附性能。3 結(jié) 論在 25, p

17、H =00. 2時(shí) , 201 7樹(shù)脂對(duì)銠的吸 附率達(dá)到 45%, 殘留銠溶液可作循環(huán)使用。吸附過(guò) 程符合 Freund lish 吸附等溫式。用 5%硫脲 +0. 75 m o l/LH C l 溶液作解吸劑 , 解吸率達(dá)到 97%。 201 7樹(shù)脂價(jià)廉易得 , 環(huán)境污染少 , 可應(yīng)用于從強(qiáng)酸條件 下回收銠。參考文獻(xiàn) :1李耀威 , 古國(guó)榜 . 活化 -溶劑萃取技術(shù)分離銠的研究進(jìn)展 J.稀有金屬 , 2004, 28(5:912-916.2馬亮幫 , 范必威 , 寧麗榮 , 等 . TOPO 活化 -溶劑萃取技 術(shù)分離銠的研究 J.稀有金屬 , 2006, 30(3:358-362.3Gai

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