第三章 离子交换与吸附

第三章离子交换与吸附第1页，课件共16页，创作于2023年2月活性碳和大孔吸附树脂第2页，课件共16页，创作于2023年2月§3.8.2基本原理1.位能理论2.吸附等温线

3.吸附过程的传质第3页，课件共16页，创作于2023年2月§3.9离子交换与吸附法在冶金中的应用

§3.9.1概述

离子交换树脂用于色层分离的情况在下一章讨论。本章仅介绍离子交换树脂吸附法及无机离子交换剂与活性炭，大孔吸附树脂在吸附方面的某些应用。第4页，课件共16页，创作于2023年2月1.从西尔斯盐湖水中离子交换提取钨

美国加利福尼亚州西尔斯盐湖水中含有约70mg/LWO3，总量估计约为7.7万吨WO3，相当美国钨埋藏量的50～60％。用离子交换法从母液中回收钨。对钨有特殊选择性的由8－羟基喹啉，乙二胺、间苯二酚和甲醛聚合的树脂（HERF树脂）。交前液PH＝8～8.5，线流速～20cm/min，处理溶液体积为床体积60倍，吸附率达95～100％。用0.5%NaCO3作解吸剂，其用量为床层体积6倍，线流速2～4cm/min，解吸率大于95％。由于树脂的特殊选择性，共存阴离子，主要是硼的吸附率显著低于钨。浓度为28g/L左右的富钨解析液用氯化铁沉淀并控制最终PH为3.5～4.5，得到钨精矿.第5页，课件共16页，创作于2023年2月

2.树脂矿浆法提金

为了从浸出液中提金并尽可能提高金的收率，提出了树脂矿浆吸附工艺。所用树脂可以是强碱阴树脂，也可以是弱碱阴树脂，或者混合碱性（即有季胺基也有叔胺基）的阴树脂。第6页，课件共16页，创作于2023年2月树脂矿浆法吸附效果

项目AuAgCuZnFeCoNi树脂吸附前mg/L1.161.69.326.594.111.392.46树脂吸附后mg/L0.060.150.80.31.10.10.08吸附率％94.890.691.495.475.692.896.8第7页，课件共16页，创作于2023年2月一般树脂用量按单个吸附槽矿浆量的1.5%～4%加入，处理精矿浸出液树脂用量多一些，含量低时，树脂用量相对小一些。树脂在串联的各吸附槽中的总停留时间为160－180hr，在单槽中的吸附时间为8-24hr。

第8页，课件共16页，创作于2023年2月饱和金的树脂在用硫脲解吸前需经过一系列净化步骤：首先用水洗去夹带的矿泥与木屑，再用4－5％的NaCN溶液洗去树脂上吸附的铜、铁、氰络合离子，经水洗后再用20－30g/LH2SO4解吸树脂上的锌、钴、氰络离子及氰根。解吸剂组成为9％的硫脲[CS(NH2)2]＋3％的硫酸。第9页，课件共16页，创作于2023年2月§3.9.3非水溶液中离子交换的应用浸泡液相机械强度（％）R3N＋混合醇99.9P204＋R3N＋混合醇99.91mol/LH2SO499.9水99.9表3－13浸泡208天后201×7树脂的机械强度测定结果

应用有机萃取剂作解吸剂的“联合法”在铀冶金和黄金冶金中均取得了良好的效果。树脂反萃法在处理含大量裂片元素的TBP煤油溶液方面效果很好。树脂的机械强度变化是关键第10页，课件共16页，创作于2023年2月表3－14201×7树脂机械强度测定树脂粘付的有机相损耗只占有机相总损耗的12.08％，并对有机解吸，硝酸解吸，硫酸解吸（淋萃法）的化工材料消耗进行了详细比较，三个流程的总费用依次为3.51元，4.92元与5.41元。表明有机解吸工艺是一种最经济的工艺。

解吸剂

0.15mol/LR3N＋3％混合醇煤油溶液40g/LHNO3＋40g/LNH4NO3第一次取样三月后7887第二次取样7168第11页，课件共16页，创作于2023年2月表3－15P507解吸稀土四分组结果

组别工艺条件成分（％）镱镥富集物1.5%P507－煤油解吸(Yb+Lu)2O334.54Y2O343.89钇富集物20%P507－煤油解吸Y2O377.78轻中稀土3.65中稀土富集物20%TRPO·HNO3－煤油解吸(Sm、Eu、Gd)2O326.32Nd2O330.89轻稀土富集物3.75mol/LHNO3轻中稀土90.17钇及重稀土9.83第12页，课件共16页，创作于2023年2月§3.9.4无机离子交换剂及其应用

无机离子交换剂大致可分为下列六类：（i）铝硅酸盐类：包括天然的蒙脱土，各种沸石及合成的各种分子筛。（ii）不溶性多价金属酸式盐，多价金属包括锆、钛、铈、锡等，酸根包括磷酸根，焦磷酸根、锑酸根、钼酸根和砷酸根。（iii）不溶性多价金属水合氧化物，它们涉及铍、镁、锌、铁、铝、锡、硅、钍、钛、锆、锰、锑、矾、钽、铌、钨、钼的水合氧化物。（iv）不溶性亚铁氰化物，主要有银、锌、镉、钨、铜、钴、铁、钛、钒、钼、钨、铀的亚铁氰化物。（v）杂多酸盐及复合无机离子交换剂，其中十二磷钼酸铵（AMP）为代表。（vi）其它类:如某些硫化物、硫酸盐。目前无机离子交换剂的最主要应用领域为放射性同位素的分离。第13页，课件共16页，创作于2023年2月§3.9.5吸附树脂与活性炭的应用§3.9.5.1吸附树脂的应用

利用吸附树脂脱除溶液的浮选剂是一次成功的尝试。浮选剂的存在不仅影响矿物分解工序，而且富集有大量浮选剂的钨浸出液会殃及后续工序的进行，如干扰有害杂质的分离，使萃取剂及交换树脂中毒，破坏萃取分相性能.表3－16吸附树脂的脱浮结果

样品序号135781113平均脱浮率I型树脂7978.57573.571717173.2（％）Ⅱ型树脂66.362.063.264.059.8

63.4第14页，课件共16页，创作于2023年2月§3.9.5.2活性炭的应用

1、活性炭提金2、活性炭吸附钼第15页，课件共16页，创作于2023年2月§3.10小结

吸附法是利用物质在固相（吸附剂）及流动相（溶液）之间的分配实现分离的方法。吸附剂可分为两大类，即离子交换剂及其它有机、无机吸附剂。前者是等当量交换而后者是非等当量交换。离子交换剂又分为离子交换树脂及无机离子交换剂两类。吸附剂对物质的吸附能力的差别是实现吸附分离的基本条件，而这种差别有化学作用力