稻草黄原酸酯的改性及除钴研究

稻草黄原酸酯的改性及除钴研究

目前，一家湿式硫酸锌厂可以使用活性硫酸锌提取物、黄药提取和溶剂萃取等重金属杂质，但这并不理想。锌粉法对锌粉粒度有一定要求,置换反应难以深入到锌粉内部,使投入的锌大部分未参与反应就进入了沉渣,造成锌的浪费,导致锌与杂质金属的二次分离;黄药除钴效果虽好,但黄药本身散发难闻的恶臭味;萃取法由于溶剂的部分溶解对电解过程产生不良影响等原因,目前还未能工业化使用。所以,国内外学者一直都在致力于除钴新药剂和新方法的研究,本文借鉴用稻草黄原酸酯处理重金属废水的方法,对稻草黄原酸酯进行改性后,使之能除去硫酸锌溶液中的钴等杂质而不会除去主体金属锌。此法具有成本低、效率高、易操作、不污染环境等特点,可望取代传统方法。1实验部分1.1合成磁力器u稻草;硫酸锌溶液(模拟湿法炼锌厂除铜、镉后液的组成配制);氢氧化钠、二硫化碳等试剂均为分析纯;JB-3型定时恒温磁力搅拌器;DELTA320-SpH计;722S可见分光光度计;燃烧定硫装置。1.2除杂剂的制备取稻草切碎后加入到氢氧化钠溶液中,浸泡8h、过滤,再按化学计量加入二硫化碳,密封搅拌10min、放置过夜,即为稻草黄原酸酯,再将其改性后即为本试验用的除杂剂(SX)。1.3氧化剂总多环芳烃之间的制备取硫酸锌溶液1000mL,加热到指定温度(25~65℃之间),搅拌下加入一定量除杂剂(0.3~3.5g),反应10min后再按化学计量加入氧化剂硫酸铜,继续搅拌30~120min,到规定时间取样分析钴的含量。1.4分析用燃烧定硫法测定稻草黄原酸酯的硫含量;用络合滴定法测锌浓度;用亚硝基R盐分光光度法测钴浓度。2结果与讨论2.1氧化二价地层,制备三价对黄原酸三价除杂剂中含有黄原酸基团,能与溶液中的钴离子反应生成沉淀,而黄原酸二价钴盐和三价钴盐溶度积分别是~10-9和~10-14,所以要使钴除得更干净,钴应以黄原酸三价钴盐形式沉淀。为此,需加入氧化剂将二价钴氧化成三价,有两种途径:其一是氧化剂先直接把溶液中的Co2+氧化成Co3+,然后Co3+再与除杂剂反应生成三价钴的黄原酸盐沉淀;其二是Co2+先与除杂剂反应生成二价钴的黄原酸盐,然后氧化剂再将此氧化,最后生成三价钴的黄原酸盐沉淀。由于二价钴生成黄原酸盐后要比简单的二价钴离子更容易被氧化,因此本文采取第二种途径。2.2除杂剂用量的确定硫酸锌溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Co2+]=12.6mg/L)在pH=5.4及45℃下用除杂剂处理90min,结果见表1所示。表1表明:当除杂剂用量较小时,钴的残留浓度随除杂剂用量的增加而下降,当除杂剂用量达到一定值后,钴的残留浓度随除杂剂用量的增加反而增加。这是因为除杂剂本身既是沉淀剂又是还原剂,当除杂剂的加入量超过与钴反应所需的化学计量时,过剩的除杂剂就会与后来加入的氧化剂起反应,造成氧化剂的损失,导致黄原酸二价钴盐中钴的氧化不完全,从而影响了钴的去除。这一试验也同时说明钴的去除机理是除杂剂先与溶液中的Co2+反应生成二价钴的黄原酸盐,然后氧化剂将此氧化,最终以三价钴的黄原酸盐沉淀形式除去。否则就不会出现除杂剂用量增加钴的残留浓度反而增加的现象。2.3除杂剂ph值为5.2.2的标准本试验所考察的pH范围只在3.0~5.4之间,因为湿法炼锌厂的硫酸锌浸取液中锌的浓度高,溶液的pH若达5.6以上时,锌就会以氢氧化锌的形式沉淀出来,而一般湿法炼锌厂硫酸锌中性浸取液的pH为4.5~5.2,已在本试验的考察范围之内。硫酸锌溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Zn2+]=12.6mg/L)在45℃下用除杂剂2.50g处理90min,结果见表2。由表2可见,在试验范围内,溶液的pH越高,钴的去除效果越好,除杂反应可选在5.0~5.4之间进行,一般,湿法炼锌厂中性浸取液经过除铜、镉之后,其pH也在此范围内,所以不必进行pH的调整便可直接进入处理。2.4除杂剂2.48g处理硫酸锌溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Co2+]=12.6mg/L)在pH=5.4下用除杂剂2.48g处理90min,结果见表3。从表3的结果看,从25℃至45℃的范围内随着温度的升高,钴的残留浓度降低;但从45℃至65℃,钴的浓度在回升,这可能是已生成的沉淀物又重新溶解或者沉淀物本身所吸附的钴离子开始脱附所致。所以反应温度控制在40~55℃之间,因为湿法炼锌厂中性浸取液经过除铜、镉之后其温度一般在55℃左右。2.5反应时间的确定试验发现,钴的残留浓度在开始时随时间的延长迅速下降,到60min后,下降趋势变缓;到90min,钴的残留浓度已降至0.5mg/L。所以反应时间一般可控制在90~120min左右。硫酸锌溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Co2+]=12.6mg/L)在45℃及pH=5.4下,用除杂剂2.52g处理,结果见表4。2.6除镉法的特点与目前各工厂普遍使用的锌粉置换法相比,本方法具有如下优点:(1)成本低,约为锌