模拟体系中金属氰配合物解吸性能的研究.pdf

2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年5 期 模拟体系中金属氰配合物解吸性能的研究 党晓娥，兰新哲，郭莹娟 西安建菱群技大学贵金属工程研究所，陕西酉安7 1 0 0 5 5 摘要以硫酸、氨水、盐酸作为解吸剂，对吸附在强碱性离子交换纤维上的金属氰配合物的解吸性能进行 了初步研究。试验结果表明6 ％的硫酸3 0m i n 就可使Z n C N 一卜顺利地从纤维上洗脱下来，但对 C u C N ；卜的洗脱效果却不明显；盐酸3 0r a i n 可全部抗脱纤维上的Z n C N ；，C u C N ；一的洗脱率可 达到9 0 ％以上，酸化后氰的回收率也迭8 5 蹦以上，且洗脱后的纤维不需要再生，直接进入吸附过程。离 子交换纤维的解吸试验表明，离子交换纤维可有效处理含氰废水。 关键词离子交换纤维；解吸；再生 中囤分类号T Q i i 0 ．9文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 f 2 0 0 7 0 5 0 0 0 2 一0 3 D e s o r p t i o nP r o p e r t i e so fM e t a lC y a n i d eo nI 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 fP r e c i o a sM e t a l sE n g i n e e r i n g tX } a 1U n l v e t s i t yo fA r c h i t e c t u r ea n dT e c h n o o g y ，X f a n7 1 0 0 5 5 ．C h i n a A b s t r a c t T h ed e s o r p t i o np r o p e r t i e so fm e t a lc y a n i d ec o m p l e xo nt h es t r o n ga l k a l i n ei o ne x c h a n g ef i b e ra r e p r e l i m i n a r i l ys t u d i e db yH 2 S 0 ‘，N H 3 H 0a n dH C la sd e s o r p t i o nr e a g e n t 。T h er e s u l t si n d i c a t et h a t6 ％ H , S 0 4c o u l ds u c c e s s f u l t yd e s o r p t eZ n C N 4 ”f r o mf i b e rf o r3 0m i n ，h u tt h ee f f e c tw a sn o tn o t i c e a b l et o C u C N 42 一；2m o l ／[ ．H C Ic o u l dt o t a l l yd e s o r p t et oZ n C N 4 一f o r2 0m i n ，a b o v e8 5 ％t oC u C N ，’f o r3 0 r a i n ，t h ed e s o r p t i o nf i b e rn e e dn o tr e g e n e r a t e ，i tc a nd i r e c t l yg e ti n t oa d s o r p t i o np r o c e s s ．T h ef i b e rd e s o r p t i o ne x p e r i m e n t ss h o w e dt h a ts t r o n ga l k a l i n ei o n e x c h a n g ef i b e rc o u l de f f e c t i v e l yt r e a tc y a n i d e c o n t a i n i n g W a s t e w a t e r ． K e y w o r d s S t r o n ga l k a l i n ei o ne x c h a n g ef i b e r ；D e s o r p t i o n ；R e g e n e r a t e 在黄金冶炼厂的含氰废水中总含有一定量的 金、银、铜、铅、锌等金属离子，这些金属离子与氰根 通常以配合物形式存在，造成浸金过程氰化物的大 量消耗；另外，氰化提金用的氰化物价格昂贵，以及 含氰废水毒性大，污染严重，对工农业生产及人体健 康都有着不可忽视的危害。几十年来．国内外对提 金氰化物污染治理与控制一直都很重视，也开发了 一系列行之有效的治理方法。现行的离子交换树脂 法因为尾液残余氰化物高，达不到排放标准；树脂易 中毒、洗脱困难以及回收率低等缺点而限制了它的 应用，因此寻求一种综合处理含氰废水并回收有价 基金项目国家“8 6 3 ”计划赍舫项目 2 0 0 3 A A 3 2 X 0 9 0 作者简介党浇娥 1 9 7 2 一 ，女，讲师．陕西富平人．在职博士生 金属和氰化物的方法势在必行。 离子交换纤维是继离子交换街脂后发展起来的 一类新型的功能性高分子环境材料，在湿法冶金、废 水处理等方面有着广泛的应用，它是由各种合成纤 维作基体接枝上离子交换基团制成，这种材料具有 比表面积犬、交换与再生速度快、易加工成各种形状 等特点o 。，使得它的应用领域日益扩大。 本研究通过对模拟溶液中铜、锌氰络合物的吸 附与解吸试验研究，旨在为含氰废水处理提供一种 新的方法，同时扩大离子交换纤维的应用领域。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年5 期- 3 1试验部分 1 ．1 试剂及设备 盐酸、氢氧化钠、硫酸均为分析纯；f f _ 2 5m m 3 5 0m m 离子交换柱；H Y 一2 型调速震荡器；A A 6 8 0 0 型原子吸收光谱；H P 一1 0 0 型小型鼓气泵。 1 ．2 研究对象 向自配的N a C N 溶液中加入理论量的金属阳 离子形成的金属氰配合物溶液，总氰浓度为10 0 0 m g ／L 。 1 ．3 吸附材料以及预处理 本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 ．0m m o i ／g 。在试验前，先用1 m o l ／L 盐酸、氢氧化钠各浸泡1h 后洗至中性，3 0 ℃ 干燥后备用。 1 ．4 分析方法 总氰浓度的测定采用镍容量法滴定[ 2 3 ；原子吸 收光谱法测定溶液中C u 、Z n 、F e 含量。 1 ．5 试验方法 称取0 ．5g 强碱性干觋离子交换纤维若干份， 置于3 0 0m L 具塞三角瓶中，分别加入一定浓度的 Z n C N { ”、e u c N ；2 _ - 溶液1 0 0m L ，震荡一定时 间后分析总氰以及C u “、Z n 1 浓度。将吸附后的纤 维转入离子交换柱内，分别加人5 0m L 不同浓度的 盐酸、硫酸解吸液，解吸一定时间后，分析总氰以及 c u ”、z 一’的浓度，计算吸附量、酸化后氰的回收率 以及C 小 、Z n ”解吸率。 2 试验结果与讨论 为避免二次污染，应采用一定的方法将吸附在 离子交换纤维上的氰解吸回收，以这到资源综合科 用的目的。 2 ．1 硫酸解吸 2 ．1 _ 1 硫酸浓度对解吸率及氰回收率的影响 由图1 可翔6 ％的H 2 S O ；在3 0r a i n 就可以把 吸附在纤维上的Z n C N 。”结构破坏，释放锌离子 和游离氰根，从而被解吸；同时随着H 。S O 。浓度增 加，氰根的回收率有所下降，其主要原因为H 。S O , 浓度增加，酸化后H C N 气体的吹脱阻力增大，从而 使氰根的回收率有所下降．所以6 蹦H ；S 0 4 作为z n C N 42 - 解吸剂．可使氰的回收率也能达到9 0 ％左 右，Z n C N 。2 一的解暖率可达1 0 0 ％。这样既能达到 一定的解吸效果叉能满足经济要求。 女 譬 誊 02468．02 斑鼓簿L 目口％ 图1 硫酸浓度对Z n ”、C a 2 解吸率 以夏总氟回收率的影响 F i g ．1 I n f l u e n c eo ft h eu 2 s o , c o n c e n t r a t i o no n Z 一 。C u 2 d e s o r p t i o nr a t ea n d c y a n i d er e c o v e r yr a t e 对于C u C N 。”，随着H 。s q 浓度的增加，解 吸率增加，当H z S O ；浓度达到1 0 ％时，C u C N t ” 解吸率仅有4 2 ％，当H S O ；浓度为8 ％时，氰的回 收率也仅仅只有5 5 跖左右。 2 ．1 ．2 解吸时问对解吸率的影响 由图2 可看出当用6 ％的硫酸解吸 Z n c N 。”时，解吸率随着时间的延长而增加，当解 吸时间达到3 0m i n 时，Z n C N 。”已完全解吸，因 而对于Z n C N { ”解吸，解吸时间可为3 0m i n ；而 C u C N ；”的解吸率远小于Z n C N ；”，4 0m i n 时，C u C Y 。”解吸率仅有2 4 ％，解吸效果很不理 想。 8 蒜 盛 蓬 图2 解暇时间对Z n 、C u 2 解吸率 。以及总氰回收率的影晌 F i g , 2 l B f I l ”n ∞o ft h ed e s o r p t i o nt i m eo n 嚣萨 。{ c 矿 d c s o r p f i a nr a t ea n d c y a n i d er e c o v e r yr a t e 8 静 吾 碰 如吣卸阳鲫∞蚰∞约∞0∞吾；帅加∞∞蚰曲加∞o 万方数据 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 7 年5 期 Z n C N ；2 、C u C N { 卜，解吸时间可选为3 0r a i n 。 可见，纤维的解吸速度相比于离子交换树脂来醣，其 解吸速度是柄当快的，这对工业应用非常有利。 硫酸对于两种离子解吸率不同的原因主要是因 为C u C N ；2 一络合物中的C uC N 键比Z n C N ，2 一 络合物的键能强o - ，硫酸破坏C u C N ；2 络合物的 结构比Z n C N ．”结构难，因而较难解吸，所以对 于纤维上吸附的C u C N ；2 一需尝试其它解吸剂。 2 ．1 ．3 用氨水二次解吸铜 为了提高铜的解吸率，参考试验2 ．1 ．1 、2 ．1 ．2 数据，分别用j om L2 ％、4 ％、6 ％、8 ％、1 0 ％的氨水 二次解吸较优条件下硫酸解吸后的纤维，解吸时间 3 0m i n ，结果表明，铜辫吸率达到4 4 蹦～5 l ％。硫 酸解吸后铜离子以氰化亚铜的形式附着于纤维上 面，用氨水二次解吸，氰化亚铜在氨水中发生络合溶 解，解吸下来的铜以铜氨络离子形式存在，解吸液呈 蓝色。参考图2 的试验数据知，经过两次不同解吸 剂的解吸，解吸率可达9 3 ％，所以铜经过二次解吸， 也可以达到很好的解吸效果，但二次解吸增加了纤 维处理废水的工艺流程。 2 ．2 盐酸解吸 2 ．2 ．1 盐酸浓度对解吸率的影响 由图3 可知H C I 对Z n C N 。’，C u C N 。2 一 的解吸时间在3 0r a i n 内，对于金属离子的解吸率和 氰根的回收率均可达到8 5 ％以上，此为解吸离子交 换纤维tc u c N 。2 一的一个突破，H C l 解吸 Z n C N ．。， 、u c N ；。～的较佳浓度选为2 ．0m o l ／L 。 1 0 0 8 D 窆舯 F - 譬4 0 z 0 012345 盐酸解吸浓F 重 ／ m o lL 一 10 0 8 0 6 0 萋 肇 4 0 壶 2 O 图3 盐酸浓度对金属离子解吸率及 总氰回收率的影响 F i g ．3 I n f ／u e n e eo ft h eH C Ie o a e e n t r a t i o n O nZ n ”。C u 2 d e s o r p t i o nr a t ea n d c y a n i d er e c o v e r yr a t e 2 ．2 ．2 解吸时间对解吸率的影响 由图4 可知盐酸对z n C N 。卜的解吸率在2 0 r a i n 可达9 6 ％，对C u C N ；2 一的解吸率在3 0m i n 可达到8 5 ％。综上所述，采用盐酸一步解吸 01 01 03 04 05 0 托酸斛啦B 4 f u l ／m i a 10 0 8 0 u 0 4 毒 塾 m 纛 2 0 0 图4 解吸时间对z n 工 、C u 2 解吸率 以及总氰回收率的影响 F i g , 4 I n f l u e n c eo ft h ed e s o r p t i o nt i m eO i lZ n “． C u 2 d e s o r p t i o nr a t ea n dc y a n i d er e c o v e r yr a t e 以上结果表明解吸荆H 2 1 与H 。s 。l 相比，H a 解吸Z n C N 。”、c u c N 九2 ～的效果要优于I t , S O ；，其 主要原因是盐酸破坏吸附在纤维上的Z n C N ；2 _ 、 C u C N ；2 一的结构要远强于s Q ’。 纤维解吸试验表明强碱性离子交换纤维解吸性 能优异，重复性强，为含氰废水的处理提供了一个新方 法，同时扩大u 『强碱性离子交换纤维的应用领域。 3 结论 1 6 ％的硫酸在3 0m i n 内可完全解吸吸附在 纤维上的Z n C N ；2 ，解吸动力学性能优异．但对 C u C N ；”的解吸效果却不理想。如用6 “的氨水 二次解吸，解吸率也可达9 0 ％，但流程增加。 2 2m o l ／L 的盐酸可一步解吸Z n C N ；”、 C u C N ；’，且在盐酸解吸过程中纤维上的活性基 团被c l 一替换，直接转为氯型，不需再用N a C l 再生， 使得纤维处理含氰废水的工艺流程简单，便于工业 应用。 参考文靛 r 1 ] 曾汉民．功能纤维[ M ．北京化学工业出版社，2 0 0 5 6 8 ． E z B 党晓娥．黄盎冶炼厂含氰废水中氰的分析方法研究■， 西安建筑科技大学学报，2 0 0 5 ，3 6 2 1 5 6 15 9 ． 3 ] 武汉大学．分析化学 第二版 M ．北京高等教育出 版社，1 9 8 8 5 7 8 5 8 0 。 ∞ 蛐 ∞ ∞ 即 0 万方数据