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第6 1 卷第1 期有色金属V 0 1 ．6 1 。N o ．1 2009 年2 月N o n f e r r o u s M e t a l s F e b r u a r y2 0 0 9 C o p p e rC o m p l e t e l yR e m o v a lf r o mA r t i f i c i a lN i c k e l S u l f a t eE l e c t r o l y t eb yU s i n gS i l i c a ．．p o l y a m i n eR e s i n W E NJ u n - j i e ，Z H A N GQ i x i u ，Z H A N GG u i q i n g ，Z H A N GL i p i n g C o l l e g eo fM e t a l l u r g i c a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T l 抡d e e pr e w ∞v i u gc o p p e rp r o c e s sf r o maa r t i f i c i a ln i c k e ls u l f a t ee l e c t r o l y t ew i t ht h es i l i c a - p e l y a m i n er e s i ni si n v e s t i g a t e d i ns o l u t i o nc o n t a i n i n gC u 2 O ．5 - - 2 ．0 9 ／La n dN i 2 7 0 9 ／Lw i t hp Hv a l u el ～4a tt e m p e r a t u r e2 0 - - 6 0 ℃．D e s o r p t i o np e r f o r m a n c ei sr e s e a r c h e di nd u t i o ns o l u t i o nc c n t a i n i l 培H 2 S 0 41 ．0 ，1 ．5a n d2 ．0m o t ／L ，r e s p e c t i v e l y ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h eh i g h e rt h ep Ha n dt h e t e m p e r a t u r e ．t h eg r e a t e rt h ee x c h a n g ec a p a c i t yo ft h er e s i n ．C u z c o m p o s i t i o nh a sl e s si n f l u e n c eo na d s o r p t i o n ．T h eo p t i m a la d s o r p t i o n c o n d i t i o n s 帆s o l u t i o np H 4 。c o n t a c t t i m e3 0 m i n a n d t e m p e r a t u r e 6 0 ℃．T h e o p t i m a ld e s o r p t i o n c o n d i t i o n i s I - I z S 0 4 2 ．0 m o l ／L a n dc o n t a c tt i m e4 0r a i n ．T h eb r e a k t h r o u g he x c h a n g ec a p a c i t ya n ds a t u r a t e de x c h a n g ec a p a c i t yo ft h er e s i nf o rc o p p e ra r e0 ．3 7 8a n dO ．4 9 6 m m o l ／m Lw e tr e s i n ，r e s p e c t i v e l y ，t h ep e a kc o n c e n t r a t i o no fc o p p e ri so v e r3 8 9 ／Li nd e s o r p t i o ns o l u t i o n ． 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 ；s i l i c a ．p o l y a m i n er e s i n ；n i c k e ls u l f a t ee l e c t r o l y t e ；i o ne x c h a n g e ；c o p p e rr e m o v a l C L CN u m b e r T F 8 1 5 T F S 0 3 ．2 5 D o c u m e n tC o d e AA r t i c l eI D 1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 9 0 1 0 0 5 0 0 6 I nn i c k e le l e c t r o l y s i s ，n om a t t e rn i c k e lm a t t e8 1 - 1 - o d eo rm e t a ln i c k e la n o d e ，t h e r ei sc o p p e ri m p u r i t yi n t h e m ．P a r to fc o p p e rc a nt u r ni n t oe l e c t r o l y t e ，a n d d e p o s i to u to nc a t h o d e ，a n di n f l u e n c et h eq u a l i t yo f c a t h o d en i c k e l ．s ot h ee l e c t r o l y t ep u r i f i c a t i o ni sn e c e s s a r y T h e r e8 a em a n yw a y so fr e m o v i n gc o p p e rf r o m n i c k e le l e c t r o l y t e ，f o re x a m p l es u l f i d ep r e c i p i t a t i o n [ 卜5 1 ，N i S z [ 6 ] ，c e m e n t a t i o no fn i c k e lp o w d e r [ 7 ] o rn i c k e la l l o yp a r t i c l e [ 8 | ，e l e c t r o l y s i s [ 9 1 ，s o l v e n te x ． t r a c t i o n [ 1 0 1 2 J ．i o ne x c h a n g e [ 1 引a n ds oo n ．B u ts u l ． f i d ep r e c i p i t a t i o n ，N i S 。a n dc e m e n t a t i o na l lh a v ep r e c i p i t a t e s ，a n dt h e s ep r e c i p i t a t e sm u s tb et r e a t e da f t e r w a r d s ．S o l v e n te x t r a c t i o na n di o ne x c h a n g eg i v en o p r e c i p i t a t e s ，b u ti nc o m p a r i s o nw i t hs o l v e n te x t r a c t i o n ，i o ne x c h a n g ec a u s en oe m u l s i f i c a t i o n ，f l o c c u l a t i o na n do r g a n i cp o l l u t i o n ．B e c a u s eo ft h ep e r f o r m a n c ed i f f e r e n c eo fr e s i na n dr e s i ns y s t e m ，t h eo p e r a t i o n a lt e c h n i q u e sa n do p e r a t i o n a lm e t h o d sa r ea l s od i f f e r e n t ．F o re x a m p l eC h e nA i l i a n ge ta l t1 引h a v es t u d ． f e dr e m o v i n gc o p p e rf r o mn i c k e le l e c t r o l y t ew i t h7 1 7 R e c e i v e dd a t e 2 0 0 7 0 1 0 8 B i o g r a p h y W E NJ t m - j i el1 9 6 8 一 - D o c t o r a lC a n d i d a t e m a j o ro n s e p a r a t i o ns c i e n c ea n d 衄g i n 商l 珥i nm e t a l l u r g y r e s i n ．I no r d e rt oa c h i e v eb e t t e ra d s o r p t i o ne f f e c t ， w h e nc o p p e ri sa d s o r b e d ，C u 2 m u s tb er e d u c e di n t o C u ，a n dw h e nc o p p e ri sd e s o r b e d ，C u m u s tb eo x i d i z e di n t oC u 2 ，s ot h eo p e r a t i o ni sc o m p l i c a t e d ．L i u J i a n h u ae ta l t1 4 ] h a v er e s e a r c h e da d s o r p t i o nc o p p e r f r o ml e a nc o p p e rl e a c h i n gs o l u t i o nw i t h 1 1 6x2 4 r e s i n ，b u tt h er e s i nh a sl a r g e re x c h a n g ep o t e n t i a lf o r H ，i ti sn e c e s s a r yt ot r a n s f o r mt h er e s i ni n t oN a t y p e ，a n dm o r et i m ei sd e s i r e dt oo b t a i nb e t t e ra d - s o r p t i o ne f f e c t ． S P ．- Ci san o v e ls i l i c a - - p o l y a m i n ec o m p o s i t e c h e l a t i n gr e s i n ．T h ep r e v i o u sr o 贳．4 P ．a r c h e ss h o w e dt h a t t h er e s i nh a dg o o ds e l e c t i v i t yf o rc o p p e ra n dr e d u c t i o n o fC u 2 t oC u i sn o tr e q u i r e d ．B e s i d e st h er e s i nn e e d n o tr e g e n e r a t ea f t e rd e s o r p t i o n ，i tc o u l db eu s e do n l y a f t e rw a s h i n gw i t hd e - i o n i z e dw a t e r ．B a s e do nt h e c h a r a c t e r i s t i co ft h er e s i n ，t h ep r o c e s so fd e e pr e m o v i n gc o p p e rf r o ma a r t i f i c i a ln i c k e ls u l f a t ee l e c t r o l y t e w i t hd i f f e r e n tc o p p e rc o n t e n t sa n dp Ha r es t u d i e da t d i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s ． 1 E x p e r i m e n t a lm e t h o d 1 ．1 E x p e r i m e n t a lp r i n c i p l e T h es t r u c t u r eo fS P - Cr e s i ni ss h o w ni n F i g ．1 万方数据 第1 期W E NJ u n - j i ee ta l C o p p e rC o m p l e t e l yR m 删a lf m m A r t i f i c i a lN i c k e lS d f a t eE l e a r d y t eb yU s i n gS i l i 治p 。l y 咖i I l eR e s i n5 1 a n dF i g ．2 [ 1 5 1 引．I tc a nb es e e nf r o mF i g ．1a n d F i g ．2t h a tp o l y a m i n ei sc o a t e do nt h es i l i c ag e lm a t r i x t of o r ms i l i c a l p o l y a m i n ec o m p o s i t em a t e r i a l ，a n d a m i n o m e t h y lp y r i d i n ef u n c t i o ng r o u pi sa d d e dt ot h e p o l y m e r ．P a r t i c l ed i s t r i b u t i o no fS P ．Cr e s i ni Ss h o w n i nF i g ．3 ．T h eS E Mp h o t o g r a p ho fS P Cr e s i ni s s h o w ni nF i g ．4 ．T h ep r i n c i p l eo fa d s o r p t i o na n dd e s o r p t i o no fS P Cr e s i nc a nb ed o n a t e da se q u a t i o n 1 ． 2 R H C u 2 R 2 c u 2 2 H 1 N H C H 2 nn 0 - 2 P o J y 。n 盯 F i g ．1 S t r u c t u r eo fS P - Cr e s i n C H 2 2 N H C H 2 2 N - I - I F i g ．2 S t r u c t u r eo fP o l y m e r F i g ．3 Ia s e rg r a n u l a r i t ya n a l y s i so fS P - Cr e s i n 1 ．2I n s t r u m e n t sa n dm a t e r i a l s A n a l y s t 1 0 0 a t o m i c a b s o r p t i o ns p e c t r o p h o - t o m e t e r ，忆0m mx2 6 0 m mg l a s si r o ne x c h a n g ec o l - u m nw i t hj a c k e t ，t h e r m o s t a tw a t e rb a t h ，p HS 一2 5 d i g i t a ld i s p l a yp Hm e t e r ，J A l 2 0 3 NE l e c t r o nb a l a n c e a r et h em a i ni n s t r u m e n t su s e di nt h ee x p e r i m e n t ． T h er e a g e n t ss u c ha ss u l f u r i ca c i d ，c u p r i cs u l p h a t e a n dn i c k e ls u l p h a t ea r ei nA Rg r a d e ．T h ew a t e ru s e d i ne x p e r i m e n t sf i r et h ed e i o n i z e dw a t e r ． 1 ．3 E x p e r i m e n t a lp r o c e s s N i c k e le l e c t r o l y t ec o m p o s i t i o nu s u a l l ya r en i c k e l 6 0 ～7 0 9 ／La n dc o p p e r0 ．4 ～l g ／L [ 17 | ．I n i t i a ls o l u ． t i o nc o n t a i n i n gN i 2 7 0 9 ／La n dC u O ．5 ～2 9 ／Li s p r e p a r e d ．A d s o r p t i o ni sc a r r i e do u tu n d e rv a r i o u s c o n d i t i o n st oe s t a b l i s ht h ee f f e c t so na d s o r p t i o no f c o p p e r ，i ．e ．a d s o r p t i o nc o n t a c tt i m e ，i n i t i a lc o p p e r c o n c e n t r a t i o n ，t e m p e r a t u r e ，a n dp H ．B r e a k t h r o u g h e x c h a n g ec a p a c i t ya n ds a t u r a t e de x c h a n g ec a p a c i t yo f t h er e s i nf o rc o p p e ra r ed e t e r m i n e d ．I no r d e rt od e t e r m i n et h ed e s o r p t i o np e r f o r m a n c eo ft h er e s i n ，t h e e f f e c t so fd e s o r p t i o ns o l u t i o nc o m p o s i t i o na n dd e s o r p t i o nc o n t a c tt i m eo nd e s o r p t i o np e r f o r m a n c eo ft h e r e s i na r es t u d i e di ne l u t i o ns o l u t i o nc o n t a i n i n gH 2 5 0 4 1 ．0m o l ／L ，1 ．5m o l ／La n d2 ．0m o l ／L ，r e s p e c t i v e l y ． S y m b o l su s e di nt h ep a p e rf i r ea sf o l l o w C o c o p p e r i n i t i a lc o n c e n t r a t i o n ；C c o p p e rc o n c e n t r a t i o na f t e r b e i n ga d s o r b e d ；V - s o l u t i o nv o l u m e ；V 0 - b e dv o l u m e B V ，r e s i nv o l u m e ；r - c o n t a c tt i m e ．C ／C o 0 ．0 5 l e a kp o i n to fc o p p e r ，C ／C o 0 ．9 5s a t u r a t i o np o i n to f c o p p e r T h ed r i e dr e s i na r es o a k e di nd e ．i o n i z e dw a t e rt o s w e l l ，a n dw e tr e s i n r e s i nv o l u m e4 0m L f i r ep r e t r e a t e du s i n g4 0 0 m L1 m o l 几H 2 S O u n d e rc o n t a c t t i m e2 0 m i ni nag l a s sc o l u m nw i t hj a c k e t ．A f t e rb e i n g p r e t r e a t e dt h er e s i ni sw a s h e dt Op H 3 N 4u s i n gd e - i o n i z e dw a t e r ．E x p e r i m e n t s r ec a r r i e do u tb yv a r y i n g e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n si nag l a s si r o ne x c h a n g ec o l u m nw i t hj a c k e t ． F i g ．4 S E MP h o t o g r a p ho fS P - Cr e s i n 2 E x p e r i m e n t a lr e s u l ta n dd i s c u s s i o n 2 ．1 E f f e c t o fc o n t a c tt i m eo n a d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e I n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fc o p p e ri s1 ．0 9 ／L ，s o l u t i o np Hv a l u ei s4 ，c o n t a c tt i m ea r e1 0 ，2 0 ，3 0a n d 4 0m i n ，r e s p e c t i v e l y ．C o p p e re f f u s ec u r v e so fd i f f e r e n tc o n t a c tt i m ef i r es h o w ni nF i g ．5 ． q6，暑011冀毒u宣等10 万方数据 5 2有色金属第6 l 卷 F i g ．5s h o w st h a tt h eb r e a k t h r o u g hv o l u m e so f c o p p e ra r ei n c r e a s e dw i t ht h ec o n t a c tt i m ev a r y i n g f r o ml O m i nt o4 0 r a i n ．I tm e a n st h a tc o p p e ri ns o l u t i o ni sa d s o r b e dm o r ec o m p l e t e l y ，a n dt h ea d s o r p t i o n e f f i c i e n c yo fr e s i ni sg r e a t e r ，8 0e x c h a n g ec a p a c i t yo f r e s i ni Si n c r e a s e d ．W h e nc o n t a c tt i m ea r e2 0 ，3 0 ， 4 0 m i n ，r e s p e c t i v e l y ，t h ec h a n g e so fb r e a k t h r o u g h v o l u m e sa r en o tr e m a r k a b l e ，a l la b o u t1 9B V ，i t s h o w st h a tt h ea d s o r p t i o nv e l o c i t yo fr e s i ni sr a p i d a n dac o n t a c tt i m eo f2 0 r a i ni se n o u g hf o ra d s o r p t i o n ． I no r d e rt oi n s u r et h ea d s o r p t i o ne f f i c i e n c yo fr e s i n a n dw o r k i n ge f f i c i e n c y ．o p t i m a lc o n t a c tt i m ei s2 0 r a i n ． 1 ．0 1 21 62 02 42 83 23 64 04 4 F i g ．5C o p p e re f f u s ec u r v e 8o fd i f f e r e n tc o n t a c tt i m e C u 2 1 ．0 9 ／L ，p H 4 2 ．2E f f e c to fp Ho na d s o r p t i o np e r f o r m a n c e I n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fc o p p e ri s1 ．0 9 ／Li ns o l u t i o n ，s o l u t i o np Hv a l u ea r e1 ，2 ，3a n d4 ，r e s p e c t i v e l y ，c o n t a c tt i m ei s3 0m i n ．C o p p e re f f u s ec u r v e sa t d i f f e r e n tp Ha r ep r e s e n t e di nF i g ．6 ． 2 l 2 5 2 93 33 7 V ／F F i g ．6C o p p e re f f u s ec u r v l 葛o fd i f f e r e n tp H C u 2 1 ．0 9 ／L ，．t - - 3 0 m i n F i g ．6s h o w st h a tw i t ht h ep Hv a l u ei n c r e a s i n g f r o m1u pt o4 ，l e a kv o l u m e so fc o p p e ri n c r e a s ef r o m 1 4B Vt o1 9 B V ，t h ee x c h a n g ec a p a c i t yo fc o p p e ri s r a i s e d ．I ts h o w st h a tt h eh i g hp Hv a l u ei sa d v a n t a g e o u sf o ra d s o r p t i o nc o p p e ro nr e s i n ．S e e i n gf r o mt h e s t r u c t u r eo fr e s i n ，C u 2 i se x c h a n g e dw i t hH ．I ti s o b v i o u st h a tt h eh i g hp Hh e l p sa d s o r p t i o nc o p p e ro n r e s i n ，b u ti t i se a s yl e a dt op r e c i p i t a t ec o p p e ra b o v e p H 4 ，S Ot h eo p t i m a lp Hv a l u e sf o rc o p p e ra d s o r p t i o ni sp H 4 ． ’ 2 ．3E f f e c to fi n i t i a lc o n c e n t r a t i o no fc o p p e ro n a d s o r p t i o np e r f o r m a n c e S o l u t i o np Hv a l u ei s4 ，c o p p e ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o na r e0 ．5 ，1 ．0a n d2 ．0 9 ／Li ns o l u t i o n ，r e s p e c t i v e l y ；c o n t a c tt i m ei s3 0 r a i n ．C o p p e re f f u s ec u r v e so f d i f f e r e n tc o p p e rc o m p o s i t i o ni ss h o w ni nF i g ．7 ． 0 ．4 Hl O2 4 配帅甜的6 4磁 ％ F i g ．7C o p p e re f f u s ee t l r v e 8o fd i f f e r e n tc o p p e r c o m p o s i t i o n p H 4 ，r 3 0 m i n I t i sc l e a rf r o mF i g ．7 。w h e nc o p p e ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n sa r ev a r i e df r o m0 ．5 9 ／L ～2 ．0 9 ／La n d c o n t a c tt i m ei s3 0m i n ，t h eb r e a k t h r o u g hv o l u m e si s v a r i e df r o m3 6B Vt o9B V ．W h e nc o p p e ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o nare0 ．5 ，1 ．0a n d2 ．O g ／L ，r e s p e c t i v e l y ， b r e a k t h r o u g he x c h a n g ec a p a c i t yo fc o p p e ra r e0 ．31 6 ， 0 ．31 2a n d0 ．3 2 3 m m o l ／m Lw e tr e s i n ，r e s p e c t i v e l y ， s a t u r a t e de x c h a n g ec a p a c i t yo fc o p p e ra r e0 ．3 9 5 ， 0 ．4 2 9a n d0 ．4 3 3 m m o l ／m Lw e tr e s i n ，r e s p e c t i v e l y ． T h ee x c h a n g ec a p a c i t i e sh a v en oe v i d e n tc h a n g e sw i t h t h ec h a n g e so fc o p p e ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n si ns o l u t i o n ．I ti ss h o w nt h a tt h ec o p p e ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o n h a sn oo b v i o u se f f e c to na d s o r p t i o no fr e s i n ，b u tw h e n c o p p e ri n i t i a lc o n c e n t r a t i o ni sh i g h e r ，t h es a t u r a t i o n o fr e s i ni sa c h i e v e df a s t e r ，S Ot h ec o p p e re f f u s e se a r l i - e r ． 2 ．4E f f e c to ft e m l 七r a t m eO n 目d s o r p t i o np e r f m m n c e C o p p e ri n i t i a l c o n c e n t r a t i o ni s1 ．0 9 ／Li ns o l u t i o n ，s o l u t i o np Hv a l u ei s4 ，c o n t a c tt i m ei s3 0m i n ， 万方数据 第1 期W E NJ u n - j i ee ta l C o p p e rC o m p l e t e l yR e n x m a lf r o mA r t i f i c i a lN i c k e lS J l h t e ] 丑e O r d y t eb yU 妞S i l i c a - p d 蛐口妇R e s i n 5 3 e x p e r i m e n t a lt e m p e r a t u r ef i r e2 0 ，4 5a n d6 0 ℃，r e s p e c t i v e l y ．C o p p e re f f u s ec u r v e sa td i f f e r e n tt e m p e r a t u r ef i r es h o w ni nF i g ．8 ． I t i so b v i o u sf r o mF i g ．8t h a tt h eb r e a k t h r o u g h v o l u m eo fc o p p e ri si n c r
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