離子交換法分離鎳鈷-鄒劍

1、匯報(bào)人：鄒 劍 劇智華時(shí)間：2014年5月23日分離方法之離子交換法目錄常用方法介紹離子交換法離子交換法的應(yīng)用、展望鳴謝 方法介紹分離方法概述工業(yè)采用的方法:溶劑萃取法傳統(tǒng)鎳鈷分離方法:化學(xué)沉淀法 離子交換法在工業(yè)化的”瓶頸”主要分離方法：其他分離方法：聚合物一鹽一水液一固萃?。ǚ怯袡C(jī)溶劑液固萃?。┓姺摧腿》ǖ入x子交換概念：離子交換反應(yīng)是指固相的離子交換樹脂與液相中離子間發(fā)生的離子互換反應(yīng)。金屬離子是否容易交換到樹脂上去，這主要取決于以下幾個(gè)方面：Part Part 1 1靜電效應(yīng)Part Part 2 2溶脹壓的作用Part Part 3 3共價(jià)鍵的形成Part Part 4 4極化效應(yīng)總

2、結(jié)：離子交換反應(yīng)是依靠樹脂吸附離子，實(shí)現(xiàn)離子交換平衡。腐蝕性小離子交換法優(yōu)缺點(diǎn)操作簡(jiǎn)便環(huán)境污染較少難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化離子交換材料易被污染對(duì)預(yù)處理要求較高離子交換法：陽(yáng)離子交換樹脂螯合樹脂萃淋樹脂特種無(wú)機(jī)離子交換樹脂2004年2月，So-Young Kang等人研究了采用IRN-77處理廢水中Co2+、Ni2+、Cr3+，最優(yōu)的樹脂加人量是0.6g/100mL溶液。溶液中金屬離子最佳濃度為200mg/L;吸附平衡時(shí)間為lh，由于樹脂上硫酸功能團(tuán)的脫氫作用pH隨反應(yīng)的進(jìn)行而降低;每種金屬的吸附行為都非常符合Langmuir等溫線。Ni、Co、Cr吸附量分別為:74.63、62.11、46.95m

3、g/g；Co2+、Ni2+電價(jià)相同當(dāng)它們共存時(shí)吸附的程度差不多， Cr3+的加人，增加了與Co2+、Ni2+的競(jìng)爭(zhēng)。吸附順序?yàn)? Cr3+ Co2+=Ni2+ ，整個(gè)實(shí)驗(yàn)的pH維持在4左右。 作用機(jī)理：1陽(yáng)離子交換樹脂IRN77可用于鉆或鎳的回收。IRN77樹脂骨架為苯乙烯一二乙烯苯共聚物，其功能團(tuán)為磺酸基，是弱酸性樹脂。 在鈷鎳分離中的應(yīng)用：2陽(yáng)離子交換樹脂螯合樹脂萃淋樹脂特種無(wú)機(jī)離子交換樹脂螯合樹脂主要是利用配位基上含孤對(duì)電子的原子與金屬離子間通過配位鍵形成穩(wěn)定的螯合物，所以螯合樹脂比傳統(tǒng)類型的離子交換劑對(duì)目標(biāo)金屬離子的結(jié)合能力更強(qiáng)，選擇性也更高。其化學(xué)穩(wěn)定性和離子交換行為主要取決于樹脂骨

4、架結(jié)構(gòu)、樹脂粒度大小、交聯(lián)度，而且與樹脂周圍的介質(zhì)以及樹脂上已經(jīng)交換吸附的離子形式有關(guān)。作用機(jī)理：XFS4195樹脂是大孔型苯乙烯二乙烯基苯共聚物上含有弱堿性螯合雙吡啶甲基胺基團(tuán)。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)表明：該樹脂對(duì)鎳離子的最大吸附量為2.0mol/kg，吸附Ni的最佳pH為2。固定床實(shí)驗(yàn)表明：在pH為1.95料液中，金屬離子Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)為210-4，Al為1.2，可以使用XFS 4195樹脂將鎳離子與鋁離子分離。1 12 2在鈷鎳回收分離中的應(yīng)用：陽(yáng)離子交換樹脂螯合樹脂萃淋樹脂特種無(wú)機(jī)離子交換樹脂萃淋樹脂技術(shù)(或稱為萃取色譜技術(shù)、浸漬樹脂技術(shù))將溶劑萃取和離子交換兩種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，采用柱式操作法。它較

5、溶劑萃取有較高的分離選擇性，相當(dāng)于多次萃取，其分離效率比溶劑萃取高得多。該技術(shù)具有溶劑萃取的高選擇性和離子交換的簡(jiǎn)便、高效性等優(yōu)點(diǎn)。作用機(jī)理：Cyanex272，即二(2，4，4-三甲基戊基)膦酸有的稱為二(2，4，4-三甲基)膦酸酯，它的化學(xué)穩(wěn)定性好，水溶性小，可用于鎳鉆變化范圍較大的各種硫酸鹽和氯化物溶液，是萃取鈷鎳的高效萃取劑，并能與脂肪烴及芳烴類稀釋劑完全互溶，在水中很穩(wěn)定，并有很高的熱穩(wěn)定性，在硫酸鹽介質(zhì)和氯化物介質(zhì)中對(duì)鈷離子均有很好的選擇性，是一種理想的金屬離子萃取劑。近來(lái)，含有Cyanex272活性組分的Levextrel樹脂已由拜耳公司推出，它特別適于從大量含Ni水溶液中除去少

6、量Co雜質(zhì)以生產(chǎn)高純Ni。1 12 2在鈷鎳回收分離中的應(yīng)用：陽(yáng)離子交換樹脂螯合樹脂萃淋樹脂特種無(wú)機(jī)離子交換樹脂特種無(wú)機(jī)離子交換樹脂的基礎(chǔ)材料為接枝有改性親水聚合物的球形硅膠，在此基礎(chǔ)上再掛上有機(jī)官能團(tuán)。由于這種特殊的無(wú)機(jī)母體材料上接枝有機(jī)官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)，使其具有一系列與常規(guī)苯乙烯一聚乙烯苯有機(jī)樹脂不同的性質(zhì)：1)特殊的高選擇性； 2)良好的動(dòng)力學(xué)性能，吸附速度很快；3)由于具有穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)，這類樹脂的操作壓降比普通用量減少；4)吸附與解析過程中無(wú)溶脹及收縮現(xiàn)象，有利于提高柱的裝填率；5)具有較好的剛性結(jié)構(gòu)，樹脂使用壽命長(zhǎng)； 6)具有優(yōu)良的耐高溫及抗輻射性能。作用機(jī)理：中國(guó)生產(chǎn)的牌號(hào)為WP-1，WP-2，CuWRAM的樹脂對(duì)Ni，Co，Zn，Cu有特殊的選擇性，可用于分離除去溶液中的Fe，Al，Ca，Mg，Na，K等離子。1 12 2在鈷鎳回收分離中的應(yīng)用：展望鎳離子記憶交換樹脂：p 將作為基體的離子交換樹脂依次用水、鹽酸和NaOH堿液各洗一次；p 將其浸入到一定濃度的鎳離子溶液中，在回旋振蕩器上振蕩吸附一定時(shí)間后靜置；p 交換達(dá)到飽和后，過濾并收集樹