強堿性陰離子樹脂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強堿性陰離子樹脂 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 421001摘 要 :采用靜態(tài)和動態(tài)法研究強堿性陰離子樹脂 201 7吸附銠 , 試驗結(jié)果表明在強酸性條件下 , 該樹脂對銠的吸附率達到 45%。 用 5%硫脲 +0. 75m o l/LH C l 溶液可快速解吸樹脂上吸附的銠 , 解吸率為 97%。關(guān)鍵詞 :冶金技術(shù) ; 強堿性陰離子樹脂 ; 銠 ; 吸附中圖分

2、類號 :TF111. 3 文獻標(biāo)識碼 :A 文章編號 :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)和國防建設(shè)的重要材料 , 以其特別優(yōu)異的性能和資源相對匱乏而著稱 , 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。 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 , 對銠的提取

5、 , 特別是銠、 銥分離是鉑 族金屬提取中的一個難題。目前 , 常見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、 操作簡便、 成本低等優(yōu)點 , 但 在實際反應(yīng)過程中存在反萃難等問題 , 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、 對環(huán)境 污染少 , 應(yīng)用越 來越廣泛。 作者對 201 7樹脂吸附和解吸銠的性能進行研究 , 意在通過試驗獲得必要的試驗數(shù)據(jù) , 進行參數(shù)和數(shù) 據(jù)的分析 , 為該樹脂應(yīng)用于銠的富集分離工藝 , 以及 進一步改善其性能提供理論依據(jù)。 1 試驗部分1. 1 主要儀器

6、和試劑756型紫外可見分光 光度計 , 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樹脂 :強堿性苯乙烯系陰離子樹脂。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 基金項目 :衡

7、陽市科技項目 (2007KG034: 欣 , , , m ai:l nhduxi .1. 2 試驗方法 1. 2. 1 靜態(tài)法 :取適量含銠溶液 , 加入一定量預(yù)處 理后的樹脂 , 振蕩 , 間隔一定時間取樣 5mL , 用紫外 可見分光光度計測出銠的質(zhì)量濃度 , 考察吸附交換時間、 溫度及 p H 值對樹脂吸附性能的影響。 1. 2. 2 動態(tài)法 :將適量樹脂濕法裝柱 , 上下端填少 量玻璃纖維 , 試驗溶液以一定流速通過玻璃交換柱。 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2. 1. 1 吸附交換時間對樹脂吸附銠 的影響 :取含 銠溶液及預(yù)處理后的干樹脂 1. 5g 加入錐形瓶 , 放 入恒溫振蕩箱保持 25 恒溫 , 間隔一定時間取樣 5mL, 測定溶液中銠的質(zhì)量濃度 , 并計算吸附率。吸 附交換時間對樹脂吸附銠的影響見圖 1。由圖 1可看出 , 隨著吸附交換時間的增加 , 銠吸 附率逐漸增加 , 90m in 以后 , 銠吸附率可達 45%, 時 間繼續(xù)增加 , 銠吸附率基本不變。由此可知吸附時 間達到 90m in 后 ,吸附基本達到平衡。 圖 1 交換時間對銠吸附率的影響Fig . 1 E ff

9、ect o f exchange ti m e on the adso r pti o n of Rh 2. 1. 2 溫度對樹脂吸附銠的影響 :取含銠 溶液及 預(yù)處理后的干樹脂 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) , 間隔一定時間取樣 5mL , 計算吸附率。溫度對樹脂吸附銠的影 響見圖 2。從圖 2可看出 , 樹脂對銠的吸附率隨著溫度的 上升而增加 , 表明該吸附過程為吸熱過程 , 提高溫度有利于吸附交換反應(yīng)的進行。圖 2 溫度對銠吸附率的影響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 值對樹脂吸附銠的影響 :強堿性陰離子 樹脂只有在強酸下才有利于反應(yīng)的進行。取含銠溶 液及預(yù)處理后的干樹脂 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) , 在吸附平衡時取樣 5mL , 計算吸附率。 p H 值對樹脂吸附銠的影響如圖 3所示。從圖 3可看出 , 樹脂對銠的吸附率隨著 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 進行。在 p H =00. 2時 , 吸附

11、率較高且穩(wěn)定 , 本試 驗含銠溶液的 p H ! 0. 1, 所以其他試驗過程中不需 另外調(diào)整 p H值。圖 3 p H 值對銠吸附率的影響 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 脂用量為 1. 5g 的條件下 , 改變銠溶液的質(zhì)量濃度 , 進行等溫吸附試驗。為了充分達到吸附平衡 , 試驗 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般認為n =0. 10. 5時 , 容易吸附 ; n>2時 , 則難 于吸附。以 l g q 對 lg C 作圖得到一條近似的直線 , 見 圖 5。從圖 5可以看出 , 201 7樹脂對銠的吸附符合Freundlich 吸附等溫式 , 本試驗的 K F =0. 85, 1n =0. 47, 說明該吸附反應(yīng)較容易進行。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)液體積和干樹脂量的情況下 , 加入過量的銠標(biāo)準(zhǔn) 溶液 , 按靜態(tài)試驗方 法操作 , 測得在溶 液 p H =0. 1時 , 201 7樹脂對銠的飽和吸附容量為 3. 30m g /g。 2. 1. 6 解吸劑選擇 :本試驗試用了 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態(tài)試驗的 解吸劑。2. 2 動態(tài)試驗 2. 2. 1 吸附曲線

14、:按動態(tài)試驗方法 , 將預(yù)處理后的 樹脂濕法裝入直徑為 1c m 、 高 25c m 的玻璃交換柱 中 , 樹脂層高度為 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 流速通過樹脂柱 , 每收集 4mL 流出液作為一個樣品 , 測定 銠的質(zhì)量濃度 , 繪制吸附曲線 , 試驗結(jié)果見圖 6。圖 6 201 7樹脂吸附曲線 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樹脂可用于從強酸溶液中回收銠。2. 2. 2 淋洗曲線 :吸附了銠的樹脂柱床 , 用適量的 水清洗飽和樹脂后 , 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 作為一個樣品測定銠的質(zhì)量濃度 , 繪制淋洗 曲線 , 結(jié)果見圖 7。圖 7 201 7樹脂淋洗曲線 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 97%, 淋洗效果好。2. 3 抗干擾試驗向 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 脂 共 同 振 蕩 90 m in , 棄液 , 水 洗 樹脂 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種常見陽 離子不干擾吸附分離 , 201 7樹脂具有良好的選擇 吸附性能。3 結(jié) 論在 25, p

17、H =00. 2時 , 201 7樹脂對銠的吸 附率達到 45%, 殘留銠溶液可作循環(huán)使用。吸附過 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 , 解吸率達到 97%。 201 7樹脂價廉易得 , 環(huán)境污染少 , 可應(yīng)用于從強酸條件 下回收銠。參考文獻 :1李耀威 , 古國榜 . 活化 -溶劑萃取技術(shù)分離銠的研究進展 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

18、taR, A l-Bazi S J . An ion-exchangem ethod for selec ti ve separation of pall adiu m , plati num and rhodi um from so l utions obtai ned by l eachi ng automoti ve catal ytic converters J.Talan ta , 1995, 42(2:249-255.4Sha m s K, Beiggy M R, Ghola m ipour Sh irazi A. P l ati nu m recovery fro m a spent industri al dehydrogenati on catal yst u sing cyan i de leach i ng f oll owed by ion exchangeJ.Ap pli ed Catal ysi s A:Genera, l 2004, 258(2 :227-234. 5廖秋玲 . 用離子交換法處理低濃度 Pt 、 Pd 、 Rh 溶液的試 驗 J.中國資源綜合利用 , 2001(10:22-