离子交换纤维上亚铁氰配合物的解吸.pdf

第6 2 卷第2 期 2010 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u 8M e t a l s V o L6 2 。N o ．2 M a v2 010 离子交换纤维上亚铁氰配合物的解吸 党晓娥，兰新哲，郭莹娟 西安建筑科技大学贵金属工程研究所，西安7 1 0 0 5 5 摘 要研究离子交换纤维上亚铁氰配合物的解吸过程。结果表明，在硫酸解吸锌氨水解吸铜后．纤维用l g ／L 的氰化钠浸 泡2 0 r a i n 后，再用2 m o l ／L 的硝酸钠解吸2 0 r a i n ，铁的解吸率可达到7 5 ％左右。离子交换纤维对亚铁氰配合物具有快的解吸速度， 对工业应用非常有利，在含氰废水处理方面有着很好的发展前景。 关键词冶金技术；离子交换纤维；解吸；亚铁氰配合物 中图分类号T Q 0 2 8 ．1 5 ；T F 8 3 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 2 0 0 6 7 0 4 离子交换法是利用离子交换剂和溶液中的离子 发生交换反应进行分离的方法，即是用离子交换剂 吸附含氰废水中的游离氰或金属氰配合物离子，然 后通过一定的化学方法将负载纤维上的氰和有价金 属解吸后进行综合回收，既达到环保的目的，又可以 产生一定的经济效益。离子交换法分为离子交换树 脂和离子交换纤维两种方法‘，离子交换树脂法处理 含氰废水，一般采用强碱性树脂，吸附时氰化亚铁金 属离子可高度的极化，牢固地结合在树脂上，因此废 水中亚铁氰配合物的存在给树脂的洗脱、再生带来 困难，铁不易解吸，且现有离子交换树脂吸附含氰尾 液后残余氰化物浓度高，仍需要二次破坏处理才能 达标外排，成本较高。离子交换纤维是在离子交换 树脂的基础上发展起来的一种新型功能环境材料， 具有比表面积大、交换速度快、再生时间短、易于洗 脱等优点，因而着重研究了自配溶液中离子交换纤 维上亚铁氰配合物的解吸性能，以离子交换纤维代 替离子交换树脂，从而解决离子交换树脂在含氰废 水处理应用方面动力学性能差的问题，开辟了离子 交换纤维应用的新领域，为含氰氰化提金尾液治理 提供一种新的方法。 1实验方法 L1 试剂与仪器 所用试剂氢氧化钠、亚铁氰化纳、氰化纳均为分 析纯试剂。所用仪器为H Y ．2 调速震荡器。 收稿日期2 0 0 8 0 4 1 1 基金项目国家“8 6 3 ”计划项目 2 0 0 3 A A 3 2 0 9 0 作者简介党晓娥 1 9 7 2 一 ，女，陕西富平县人，副教授，主要从事 吸附纤维在冶金化工废水治理方面应用的研究。 1 ．2 吸附材料及预处理 试验所用的强碱性阴离子交换纤维吸附材料是 聚丙烯接枝苯乙烯后接枝季氨基得到产品，交换容 量大于2 ．7 3 ．0 m m o l ／g 。使用前，先用1 m o l L “氢氧化钠浸泡1 h 后洗至中性，3 0 ℃真空干燥后 备用。． 1 ．3 溶液中铁离子含量的分析 原子吸收法直接分析吸附前后溶液中F e 含量。 1 ．4 试验过程 称取0 ．5 9 强碱性干阴离子交换纤维若干份，置 于3 0 0 m L 具塞三角瓶中，分别加入1 0 0 m L 一定浓度 的亚铁氰化物溶液，震荡一定时间后，分析F e 含量。 将吸附后的纤维转入离子交换柱内，分别加入一定 体积一定浓度的硫酸解吸液，在离子交换柱的下部 鼓人空气，吹脱的氰化氢气体用5 0 m L4 ％的氢氧化 钠溶液吸收，然后再用一定体积的氰化纳浸泡解吸 后的纤维，用硝酸纳解吸，分析解吸液中铁的含量。 2试验结果与分析 2 ．1 硝酸钠直接解吸负载纤维上的亚铁氰配合物 将5 份吸附后的负载纤维分别加入5 0 m L 不同 浓度的硝酸钠溶液中，振荡l O m i n 后取样分析解吸 液中铁的含量，计算铁的解吸率，结果如图1 所示。 由图1 可知，在一定的浓度范围内，适当提高 N a N O ，的浓度，可以提高铁的解吸率，当浓度为 2 m o l ／L 时，铁的解吸率最高，但也只有2 5 ％左右，当 N a N O ，浓度超过2 m o L ／L 时，解吸率有下降的趋势。 其原因为硝酸钠浓度过大，体系黏度增大，解吸的铁 不能及时离开纤维本体而导致解吸率下降，因此较 佳N a N O ，解吸液浓度为2 m o l ／L 。 万方数据 有色金属第6 2 卷 承 、 祷 g 莲 g 蝼 图1N a N O ，浓度对亚铁氰配合物 解吸率的影响 F i g ．I I n f l u e n c eo fN a N 0 3c o n c e n t r a t i o no n f o r r o c l y c y a n i d ec o m p l e xd e s o r p t i n n 试验结果表明，用N a N O ，溶液直接解吸吸附在 纤维上的亚铁氰配合物，很难把该离子从纤维上解 吸下来，因此需分析亚铁氰配合物难于解吸的原因。 2 ．2 硫酸、氨水和硝酸钠三步解吸亚铁氰配合物 2 ．2 ．1 解吸过程理论分析。提金尾液中含有铜、 锌、铁等金属氰配合物离子，吸附到纤维上的这些离 子要用不同的化学试剂分步解吸，然后再从解吸液 中综合回收有价成分，使资源得到循环利用。 冷的稀硫酸解吸锌时，亚铁氰配合物可能发生 反应 1 ，生成的H 。F e C N 。为一种白色结晶物 质，正是由于生成的这种结晶物质附着在纤维上，导 致负载在纤维上的铁很难被解吸下来，因而需采取 其他解吸剂来解吸。另外，硫酸解吸锌时，解吸下来 的Z n “和C u “也有可能和纤维上的F e C N 。’发 生反应 2 和反应 3 。 N a 4 F e C N 6 2 H 2 S 0 4 2 N a 2 S 0 4 H 4 F e C N 6 1 2 Z n “ F e C N 。“一Z n F e C N 。 白色胶状 2 2 C u “ F e C N 6 4 一- - - ，C u 2 F e C N 6 红褐色 3 生成的这些亚铁氰盐很稳定，经硫酸酸化不能 生成H C N ，使氰不能得到全部回收。由此可以看出 铁与氰根之间的化学键并没有被破坏，只是亚铁氰 酸根离子与其他离子发生反应生成了沉淀，附着在 纤维上，不仅影响纤维的再生，也使铁和氰得不到回 收。因此，要想把铁解吸下来，需要把这些沉淀物溶 解，释放亚氰铁酸根离子，然后在寻找一种解吸剂将 其解吸下来。 当用氰化钠浸泡氨水解吸后的纤维时，H 。F e C N 。发生的式 4 反应。 H 。F e C N 6 4 C N F e C N 6 4 ’ 4 H C N 4 生成的亚铁氰酸盐经过氰化钠浸泡后转化为 F e C N 6 4 ‘，利用离子交换反应使其解吸下来。着 重研究纤维上铁氰配合物的解吸。 2 ．2 ．2 解吸试验结果。向孟氏洗瓶中加入5 0 m L 5 ％的硫酸，然后将吸附后的负载纤维放入，迅速密 封，向其下部鼓入空气2 0 m i n ，吹出的氰化氢气体用 5 0 m L4 ％的氢氧化钠溶液吸收。经取样分析吸收 液中氢氧化钠中没有氰化氢，由此证明5 ％硫酸不 能脱除吸附在纤维上亚铁氰配合物中的氰，说明吸 附在纤维上的亚铁氰配合物没有被解吸下来，或者 有可能转变成其他化合物附着在纤维上，经上述理 论分析可知生成了一种白色的结晶物质亚铁氰酸 H 。[ F e C N 。] ，从而影响铁的解吸，因此应该选 择合适的解吸剂以破坏此物质的结构。 将5 份经过上述处理后的纤维分别加入5 0 m L 四种溶液中，振荡2 0 m i n 后取样分析解吸液中铁的 含量，计算铁的解吸率。解吸条件如表l 所示。 表1不同解吸条件下铁的解吸率 T a b l e1I r o nc y a n i d ec o m p l e xr a t eu n d e rd i f f e r e n td e s o r p t i o nc o n d i t i o n 由表l 四组试验结果比较可知，直接用N a N O ， 解吸和N a C N 与N a N O ，混合解吸的效果均不理想。 将纤维先用5 0 m L 浓度为l g ／L 的N a C N 溶液浸泡 l O m i n 后，再用5 0 m L 浓度为2 m o l ／L 的N a N O ，溶液 解吸时铁的解吸率最高。这说明用N a C N 浸泡一定 时间后就可以破坏纤维上附着物 H ，[ F e C N 。] 的结构，生成亚铁氰络合物阴离子，从而提高铁的解 吸率，也证明了当N a N O ，浓度为2 m o l ／L 时解吸效 果最好。因此，后续试验就选择硝酸钠作为亚铁氰 配合物的解吸剂。 2 ．3 氰化钠浸泡时间对铁解吸率的影响 将吸附含氰废水后的纤维用硫酸解吸后，再放 万方数据 第2 期党晓娥等离子交换纤维上亚铁氰配合物的解吸 人5 0 r a L 浓度为1 9 ／L 的N a C N 溶液中，然后将其放 在调速振荡器上振荡不同时间后，再用2 m o l ／L 的 N a N O ，在调速振荡器上振荡不同时间后取样分析 解吸液中铁的含量，计算铁的解吸率，结果见图2 。 母 、 将 督 蓬 謇 蝼 I O2 0 浸泡时问／m i n 图2氰化钠浸泡时间对亚铁氰配合物 解吸性能影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fs o d i u mc y a n i d es o c k i n g t i m eo ni r o nc y a n i d ec o m p l e xd e s o r p t i o n 由图2 可知，浸泡时间为2 0 m i n 时铁的解吸性 能最好，解吸率达到7 9 ％，2 0 m i n 后解吸率反而下 降，因此浸泡时间选为2 0 m i n 。 2 ．4 氰化钠用量对亚铁氰配合物解吸率的影响 将吸附含氰废水后的纤维分别用硫酸解吸后， 分别放入不同体积浓度为1 s ／L 的N a C N 溶液浸泡 2 0 m i n 后，再用浓度为2 m o l ／L 的N a N O ，放到调速振 荡器上振荡解吸2 0 r a i n 后取样分析解吸液中铁的含 量，计算铁的解吸率，结果如图3 所示。 母 、 糌 孽 差 窖 蝼 浸泡体积／m L 图3 氰化钠浸泡体积对亚铁氰配合物 解吸性能的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fs o d i u mc y a n i d es o c k i n gv o l u m e o ni r o nc y a n i d ec o m p l e xd e s o r p t i o n 由图3 可知，当浸泡体积为5 0 m L 时解吸性能 最好，吸率为7 1 ．2 6 ％，当体积小于5 0 r a L 时，N a C N 毋 、 褂 蓉 整 窖 蟠 硝酸钠浓度／ t o o l L 。 图4 氰化钠浓度对亚铁氰配合物解吸 性能的影响 F i g ．4 I n f l u e n c eo fs o d i u mc y a n i d ec o n c e n t r a t i o no n f e r r o u sc y a n i d ec o m p l e xd e s o r p t i o n 量不足，解吸不完全，必然导致解吸率的下降，因此 最佳解吸液体积为5 0 m L 。 2 ．5 氰化钠浓度对亚铁氰配合物解吸率的影响 将吸附含氰废水后的纤维用硫酸解吸后，放入 5 0 m L 不同浓度的N a C N 溶液浸泡2 0 m i n 后，再用浓 度为2 m o l ／L 的N a N O ，放到调速振荡器上振荡解吸 2 0 r a i n 后取样分析解吸液中铁的含量，计算铁的解 吸率，结果如图4 所示。 由图4 可知，随着N a C N 浸泡浓度的增加，提供 的C N 一增加，C N 一优先破坏白色结晶物质的结构， 生成F e c N 。卜的机率增加，因此铁的解吸率提高， 当浓度为1 9 ／L 时解吸性能最好。氰化钠浓度超过 l g ／L 时，解吸率有下降的趋势，是因为在硫酸解吸 锌，氨水解吸铜后，纤维的活性集团被S O 。。和O H 一 所取代，C N 一优先与纤维上大量的S O 。。和O H 一交 换，导致解吸液C N 一浓度不足，不能破坏纤维上的 结晶物质H ，[ F e C N 。] ，从而导致铁的解吸率降 低，因此较佳氰化钠浸泡浓度为1 s ／L 。 3结论 吸附铁氰络合物的离子交换纤维，硫酸解吸锌， 氨水解吸铜后，将纤维先用1 9 ／L 的氰化钠浸泡 2 0 m i n 。再用2 m o l ／L 的硝酸钠解吸2 0 m i n ，铁的解吸 率可达到7 5 ％左右。纤维对亚铁氰络合物具有快 的吸附与解吸速度，对工业应用非常有利，在含氰废 水处理方面有很好的发展前景。 下转第7 8 页，C o n t i n u e dO nP 7 8 万方数据 7 8有色金属第6 2 卷 参考文献 选矿手册篇辑委员会．选矿手册 第一卷 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 5 1 0 6 ． 魏宗武，陈建华，艾光华，等．生物浸出一萃取法分离彩钼铅矿的研究[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 7 ，2 3 1 2 2 2 4 ． 刘明力．生物浸出一萃取法分选彩钼铅矿的方法中国专利，2 0 0 4 1 0 0 6 0 8 0 3 2 [ P ] ．2 0 0 5 一0 5 1 1 ． 云南锡业集团有限责任公司．浮．重．浮联合流程回收彩钼铅矿的方法中国专利，2 0 0 6 1 0 0 4 8 6 5 0 9 [ P ] ．2 0 0 7 一0 3 2 l B e n e f i c i a t i o no fC e r t a i nC o l o rW u l f e n i t e Z H UY a o - p i n g H o n g h eP r e f e c t u r eI n s t i t u t eo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yl n f o r m a t i n ，M e n g z i6 6 1 1 0 0 ，Y u n n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h et e c h n o l o g i cc o n d i t i o n sa n df l o w s h e e tf r a m e w o r kt os e p a r a t ec o l o rw u l f e n i t ef r o mi M n - o f - m i n ei nt h ew a y so f a 1 1 一g r a v i t y ，a l l - f l o a t a t i o n ，f l o t a t i o n g r a v i t y a n df l o t a t i o n - g r a v i t y f l o a t a t i o n a r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t m o l y b d e n u mc o n c e n t r a t ew i t ht h eg r a d eo f7 ．2 5 ％a n dt h er e c o v e r yo f6 5 ％i so b t a i n e db yu s i n gf l o t a t i o n g r a v i t y f l o a t a t i o nm e t h o df r o mr u n o f - m i n ew i t ht h eg r a d eo f0 ．8 3 5 ％． K e y w o r d s m i n e r a lp r o c e s s i n g ；c o l o rw u l f e n i t e ；u n i t e df l o w s h e e t ；f l o t a t i o n ；g r a v i t y 上接第6 9 页，C o n t i n u e df r o mP 6 9 D e s o r p t i o nP r o p e r t i e so fF e r r o u sC y a n i d eC o m p l e xf r o mI o nE x c h a n g eF i b e r D A N GX i a o e ，L A NX i n z h e ，G U OY i n g - j u a n T h eI n s t i t u t eo f P r e c i o u sM e t a l sE n g i n e e r i n g ，x i ’a nU n i v e r s i t yo f A r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o l o g y ，X i ’a n7 1 0 0 5 5 ，C h i n a A b s t r a e t T h ep r o c e s sf o rf e r r o u sc y a n i d ec o m p l e xa d s o r p t i o nf r o mi o ne x c h a n g ef i b e ri si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o w t h a ta f t e rz i n ci sd e s o r b e db ys u l f u r i ca c i d ，f i b e rw i t hi r o nc y a n i d ec o m p l e xi ss o a k e di n t o1g ／Ls o d i u mc y a n i d ef o r 2 0 m i n ，a n dt h e ni sd e s o r b e db y2 m o l ／Ls o d i u mn i t r a t ei n2 0 m i n ，a b o u t7 5 ％d e s o r p t i o nr a t e i sa c h i e v e d ．T h e q u i c ka d s o r p t i o na n dd e s o r p t i o nr a t eo fi o ne x c h a n g ef i b e rf o rf e r r o u sc y a n i d ec o m p l e xi sv e r yu s e f u lt oc o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n ，S Ot h ef o r e g r o u n do fi o ne x c h a n g ef i b e ri sa t t r a c t i v ei nc y a n i d e c o n t a i n i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；i o ne x c h a n g ef i b e r ；d e s o r p t i o n ；f e r r o u sc y a n i d ec o m p l e x 1j 1 J l 2 3 4 万方数据