树脂吸附氰化物的超声波强化解吸.pdf

第5 7 卷第4 期 20 05 年11 月 有色金属 N o n f e F r o u M e t a l s V o l5 7 ．N o4 N o v e m b e r2005 树脂吸附氰化物的超声波强化解吸 宋永辉，兰新哲，张秋利 西安建筑技大学冶金工程学院，西安7 “ 1 0 0 5 5 摘 要研究超声波作用下碱液和硫酸溶液解吸负载氰化物的2 0 1 7 树脂回收氰化物的工艺过程。结果表明．氧氧化钠溶 液解暇树脂上吸附的纯氰离子效果较好，但不能解吸配舍物离子。超声波作用下硫酸解吸树脂上吸附的氰化物效果较好，硫酸浓 度在0 ．2 5 ％～0 ．5 ％为宜。超声波对化学反应速率的影响不大．但加快产物氰化氢的逸出速率。即超声波有利于H C N 的吹脱。 关键词冶金技术；树脂解吸；超声波；氰化提金 中围分类号T F S 0 3 ，2 3 ；T F 8 3 1 ；T Q 0 2 81 5 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 5 0 4 0 0 6 4 0 4 随着黄金工业的发展，含氰废水对环境造成的 危害日益突出。目前存在的氰化物处理方法中，离 子交换树脂吸附／解吸回收氰化物是一种氰化物及 有价金属综合回收利用的新技术，从资源综合利用 及环境保护的角度来看，值得深入研究。解吸的方 法主要包括碱液洗脱法、锌氰络合物解吸法、硫氰酸 铵解吸法、酸性硫脲解吸法、硫酸酸化解吸法 等【1 “j ，这些方法大多数是针对氰化尾液中金、银 或者铜等有价金属的解吸回收，氰化物的综合回收 利用不是考虑的主要目标。 近几年来，超声波在湿法冶金及化工领域的研 究逐渐受到关注【7 - 9J 。超声波由于可以产生机械 效应、热效应和声空化作用，加速反应或启通新的反 应通道，提高化学产率或获取新的化学反应物，已经 被广泛应用于化工、医药工业、工业焊接、废水处理 和材料的改性等诸方面。拟将超声波强化引入离子 交换树脂回收氰化物的工艺过程中，试图利用超声 波的机械效应、热效应和声空化作用，用以加快树脂 解吸过程的传质速率，提高吸附于树脂上的离子的 解吸效率，同时发现其对氰化物与金属离子解吸过 程的影响规律，提高氰化物综合回收利用的效率。 1实验方法 取定量吸附饱和的树脂，加入一定量的解吸液， 同时通气吹脱，生成的氰化氢气体用一定浓度的碱 液吸收，在规定时问测定吸收液中的氰离子浓度，计 收稿日期2 0 0 4 0 8 1 7 基金项目国家“8 6 3 ”计划资助项目 2 0 0 3 A A 3 2 X 0 9 0 作者简介宋永辉 1 9 7 2 ，男，陕西岐山县人，讲师，碰士，主要从 事贵金属冶金等方面的研究。 算氰离子的解吸率及进行解吸过程分析。酸化法试 验流程图如图1 所示。 1 ～气泵；2 一流量计；3 一水浴锅；4 一酸化装置 5 一一缎吸收；6 一二级吸收 图1酸化法解吸氰化物设备连接简图 1 一p t t m p ；2 一f l o w m e t e r l3 一b o i l e r ；4 一a e i d i f i c a t l o ns e t ； 5 f i r s ta b ∞r p t i o n ；6 。s e c o n da b s o r p t i o n F i g ．1S c h e m eo fe q u i p m e n t sf o rc y a n i d ed e m r p t i o n b ya c i d i f i c a t i o n 2 试验结果与讨论 2 ．1 氢氧化钠溶液解吸 2 ．1 ．1 氢氧化钠溶液对不同离子的解吸。从图2 所示结果可以看出，使用0 ．5 ％氢氧化钠溶液解吸， 纯氰离子的解吸率比较高，可以达到4 0 ％以上，但 是加铜、锌转化为配合物以后吸附的树脂，解吸率均 比较低，加锌的结果比加铜的好一点，但是二者均不 超过2 0 ％。从金属一氰一水系的E h p H 图来看，只有 当体系中p H 在5 ～6 以下时，溶液中才会有金属离 子出现，也就是说氰离子才会被释放出来，而此溶液 的p H 在7 以上，因此氟是以配合离子形式存在，配 合离子与树脂上官能团的结合比较牢固，因此比纯 氰离子解吸困难。 2 ．1 ．2 N a O H 溶液对纯氰离子的解吸。使用超声 。育f 戚 万方数据 第4 期宋永辉等树脂吸附氰化物的超声波强化解吸 5 0 4 0 善3 0 譬。 l 。 0 时间／r a i n 图2 几种离子的解吸曲线 F i g ．2D e s o r p t i o nc t u v ef o rs e v e r a li o n s 波条件下N a O H 浓度变化对纯氰离子解吸效果的 影响如图3 和图4 所示。解吸条件吸附后的饱和 树脂3 ．0 m L ，超声波功率1 0 0 ％，转速3 7 0 r ／m l n ，初 始温度均为3 0 ℃。结果表明，N a O H 浓度的变化对 氰离子的解吸有较大的影响，随N a O H 浓度增加， 氰解吸率逐渐升高。不加超声波时，当N a O H 浓度 达到1 0 ％时，氰的解吸率可达到9 0 ％以上。低浓度 N a O H 溶液 1 ％以下 中氰化物解吸情况受超声波 作用的影响不大，但加超声波作用后，N a O H 浓度达 到5 ％时，解吸率即可达9 0 ％以上。说明超声波的 作用的确可提高N a O H 对氰化物的解吸效果。 时间／r a i n 图3 无超声波作用时N a O H 浓度对解吸的影响 F i g ．3 E f f e c to fN a O Hc o n c e n t r a t i o no nc y a n i d e d e ．s o r p t i o nw i t h o u tu l t r a s o n i c 连 碍 孽 整 图4 超声波对解吸的影响 F i g ．4 E f f e c to fu l t r a s o n i co nc y a n i d ed e s o r p t i o n 2 ．2 酸化法解吸氰化物 2 ．2 ．1 三种酸解吸效果对比。几种酸对锌氰配合 物解吸的效果如表1 所示。使用硫酸解吸，解吸率 可以达到9 5 ％以上。浸出液里的配合离子被树脂 上的活性基团吸附时，极化力起着决定性作用，由于 诱导偶极子的作用，所有氰化配合离子都能被吸附。 然而S 0 4 2 一与强碱性凝胶型2 0 1 7 树脂的亲和力 较大，在较低的浓度下就可以很好的与树脂的活性 点作用，另外锌氰络合物的稳定常数比较低，所以可 以获得好的解吸效果。因此后续试验主要研究硫酸 酸化法解吸工艺。 表1 三种酸作用下的解吸情况 T a b l e1 D e s o r p t i o nr e s u l tw i t ht h r e ea c i d s 2 ．2 ．2 不同H 2 s 0 4 浓度的解吸效果。试验条件 树脂3 ．0 m L ，一级吸收用5 ％N a O H 溶液2 0 0 m L ，二 级吸收用2 ％N a O H 2 5 0 m L ，T 4 0 ℃，在5 ，1 5 ，3 0 ， 6 0 m i n 时取样分析溶液中的氰离子含量。试验结果 如图5 所示。 图5 硫酸浓度对树脂解吸率的影响 F i g ．5 E f f e c to fs u l f u r i ca c i dc o n c e n t r a t i o no nd e s o r p t i o n 从图5 可知，当硫酸用量为2 ．0 m L 时，解吸速 率较大，在1 5 m i n 左右氰的解吸率就可达到i 0 0 ％。 当硫酸用量小于2 ．O m L 时，随着硫酸用量的增大， 氰的解吸率逐渐增加，解吸速率也逐渐增大。当硫 酸用量增大到4 ．O r a L 时，初始解吸速率很大，但解 吸率到8 0 ％左右时，解吸速率开始降低，解吸率增 加也变得非常缓慢，在6 0 r a i n 左右才达到9 5 ％左 右。浓度增大能加速反应速率，但过高浓度解吸率 并不高，可能由于部分酸被吹脱气带到吸收容器中， 与碱液作用，而影响到氰化氢的吸收或者导致部分 氰化物转化为氢氰酸逸出，因此，酸化时的酸浓度应 控制在0 ．2 5 ％～0 ．5 ％。 2 ．3 超声波作用下硫酸浓度对解吸的影响 万方数据 有色金属第5 7 卷 试验条件初始T 3 0 ．0 Z ；；树脂3 ．0 m L ；用 5 ％N a O H 一级吸收，用2 ％N a O H 二级吸收；每隔 5 ，1 5 ，3 0 ，6 0 m i n 取样．最后取样分析酸化瓶中所含 氰浓度；酸化瓶均加2 0 0 m I 。水；超声波功率P 1 0 0 ％，4 0 k H z 。结果如图6 ～图9 所示。 差 篓 盏 图6 超声波作用下硫酸浓度对氰解吸的影响 F i g ．6 E H e c to fa e i dc o n c e m r a t i o no nc y a n i d e d 岱o r p t i o nu n d e r 山a m m c 时问t r a i n 图7 超声波作用下硫酸浓度对锌解吸的影响 F i g ．7 E f f e c to fa c i dc o n c e n t r a t i o nz i n cd e m r p t i o n u n d e ru l t r a s o n i e ， 旮 邑 魁 蛙 g 堀 时刚，m i n 图8 加超声酸化瓶中氰浓度变化 F i g ．8C h a n g eo fc y a n i d ec o n c e n t r a t i o nu n d e r u l t r a s o n i ci na c i d i f i c a t i o nb o t t l e 从图6 和图7 可以看出，在超声波作用下，随硫 酸浓度增加，氰解吸率有所增加，但是硫酸浓度太 高，则使解吸率下降，这和不加超声波的区别不大。 ● 酋 g 划 娱 窖 坯 图9 超声对酸化瓶中氰浓度变化的影响 F i g ．9 E f f e c to fd t r a s o m co nc y a n i d ec o n c e n t r a t i o n c h a n g ei na c i d i f i c a t i o nb o t t l e 然而，对于锌的解吸在酸用量为0 ．5 m L 时就达到了 较高的解吸率，随酸浓度改变，解吸率变化不大。 超声波对氰化氢吹脱速率作用明显，如图8 和 图9 所示。在加4 0 k H z 超声波时，氰化氢的吹脱速 率和氰离子的解吸速率均有提高。酸化瓶内氰浓度 增大速率较大，吹脱快，曲线基本没有拖尾现象。由 此说明，超声波的加入，对化学反应的速率影响不 大，但加快了体系中生成物氰化氢的逸出速率， 也就是说，超声波有利于酸化瓶内H C N 的吹脱。 这主要是超声波的空化作用以及由此产生的物理搅 拌作用和高温高压均起到了促进或加速过程传质， 提高反应效率的作用。 3 结论 氢氧化钠溶液解吸树脂上吸附的纯氰离子效果 较好，但不能解吸配合物离子。无超声波作用时，随 着N a O H 浓度增加，纯氰离子的解吸率逐渐升高， 当N a O H 浓度达到1 0 ％时，氰的解吸率可达到9 0 ％ 以上。低浓度N a O H 溶液 1 ％以下 中氰化物解吸 情况受超声波作用的影响不大，但加超声波作用后， N a O H 浓度达到5 ％时，解吸率达9 0 ％以上。 超声波作用下硫酸解吸树脂上吸附的氰化物效 果较好。当硫酸用量小于2 ．0 m L 时，随着硫酸用量 的增大，氰的解吸率逐渐增加，解吸速率也逐渐增 大，但过高浓度解吸率并不高，因此，酸化时酸的浓 度应控制在0 ．2 5 ％～0 ．5 ％。 超声波的加入，对化学反应的速率影响不大，但 加快产物氰化氢的逸出速率。即超声波有利于酸化 瓶内H C N 的吹脱。 万方数据 第4 期宋永辉等树脂吸附氰化物的超声波强化解吸6 7 参考文献 [ 1 ] 邱廷省，郝志伟，成先雄．含氰废水处理技术评述与展望l J 3 ．江西冶金，2 0 0 2 ，2 2 3 2 5 2 9 ． [ 2 ] 兰新哲，张聪慧，党晓娥．等．提金氰化物回收循环再用技术新进展[ J ] ，黄金科学技术，1 9 9 9 ，7 3 4 0 4 5 [ 33 高大明．古氰废水治理技术2 0 年回顾[ J ] ．黄金，2 0 0 0 ，2 1 1 4 6 5 0 ． [ 4 ] 钱新明，吕虹辉，郭向东．树脂吸附尾液再利用的应用研究[ J ] ．黄金，1 9 9 7 ，1 8 6 5 1 5 3 ． [ 5 ] L u k e y G C ，V R l l D e v e n t r eJSJ ，S h a l l c r o s s D C ．S e l e c t i v ee l u t i o n o fo o p p e ra n d i r o r ic y a n i d ec o m p [ e x e , s f r o m i o ne x c h a n g er e s i n s u s i n gs a l i n e m l u f o n s 【J ] ．H y d r o r n e t a l | u 7 9 y ，2 0 0 0 ，5 6 2 2 1 7 2 3 6 ． [ 6 ] S i l v aAL ，C o s t aRA ，M a r t i n sAH ．C y a n i d er e g e n e r a t i o nb yA V Rp r o c e s su s i n gi o ne x c h a n g ep o l y m e r i cr e s i n [ J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，2 0 0 3 ，1 6 5 5 5 5 5 7 ． [ 7 ] 卞华松，张大年，赵一先．水污染物的超声波降解研究进展[ J ] ．环境污染治理技术与设备，2 0 0 2 ，1 1 5 6 6 4 ． [ 8 ] 刘刚，梅教宗，刘发强，等．超声波在废水处理中的应用研究[ J ] ．化工科技，2 0 0 0 ，8 5 5 5 5 9 [ 9 ] 李记太，臧洪俊．超声波应用于有机合成方面的新进展[ J ] ．河北大学学报 白然科学版 ，2 0 0 0 ，2 0 1 9 6 1 0 2 ． U l t r a s o n i eI n t e n s i f i c a t i o no fC y a n i d eD e s o r p t i o nf r o mL o a d e dR e s i n S O N GY o n g - h u i ，L A NX i n z h e ，Z H A N GQ i u l i C o l l e g eo f M e t a l l u r g i c a l E 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 s e so fc y a n i d ed e s o r b i n ga n dr e c o v e r yf r o ml o a d e d2 0 1x7r e s i nb ya l k a l ia n ds u l f u r i ca c i ds o l u t i o nu n d e rt h eu l t r a s o n i ca f f e c t i o narei n v e s t i g a t e d ．T h es i m p l ec y a n i d ei o nc a nb ee f f e c t i v e l yd e s o r b e db yc a u s t i c s o d as o l u t i o n ，b u tt h ec o m p l e xi o n sc a nn o tb ed e s o r b e d ．T h eg o o dr e s u l t sa r ea c h i e v e df o rc y a n i d ed e s o r p t i o n f r o m2 0 1 X7r e s i nb ys u l f u r i ca c i d w i t hu l t r a s o n i c ．t h eo p t i m a lc o n c e n t r a t i o no fs u l f u r i ca c i d i S0 ．2 5 ％～0 ．5 ％． T h ei m p a c t i o no fu l t r a s o n i co nt h ec h e m i e a lr e a c t i o nr a t eo fc y a n i d e d e s o r p t i o ni sn o td i s t i n c t ，b u ti tm a y s t r e n g t h e nt h ep r o c e s so fd e s o r p t i o nb ya c c e l e r a t i o no fc y a n i d et a k i n go f f ． 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 ；r e s i nd e s o r p t i o n ；u l t r a s o n i c ；g o l de x t r a c t i v eb yc y a n i d e 铸造杂志征订启事 昔适杂志 月刊 创刊于1 9 5 2 年，国内外公开发行 国际标准刊号I S S N l 0 0 1 ～4 9 7 7 ，国内统一刊号C N 2 1 1 1 8 8 ／T G 。 内窨涵盖铸钢、铸铁和铸造有色合金等整个铸造技术领域，包括砂型铸造和压铸等特种铸造技术。报道国内外铸造领域 的先进科技成果和应用技术，成功企业的生产及管理经验，国内外铸造行业信息及活动。同时还为国内外企业及相关机构刊 登广告，传播信息，为铸造行业相关的供应商、采购商提供服务。 栏目设置专题综述、新材料新技术、有色合金、压铸、熔模铸造、实型铸造、铸造复合材料、计算机应用、铸造论坛、检测技 术、铸造设备、应用技术、质量及管理、铸造资讯、铸造黄页、铸件供应资讯等。 崎造杂志荣获第三届国家期刊奖，是中国期刊方阵双效期刊、中文核心期刊，并被国内外众多权威文摘和期刊数据库 收录。 ‘甘连杂志为大1 6 开本，图文并茂。每期定价8 元，全年订价9 6 元 古邮寄费 ，我们还将向全年订户赠送铸造杂志 电子版光盘1 张。欢迎读者直接汇款至本社订阅，也可到各地邮局订阅，邮发代号8 4 0 。 为增进国内外铸造界之间的交流，把国内铸造科技的最新科研成果及发展情况介绍给国外铸造界，使中国的铸造期刊走 向世界，俦造杂志杜还出版丁英文版铸造期刊C H I N AF O U N D R Y 季刊，国际标准刊号I S S N l 6 7 2 6 4 2 1 ，国内统一刊号 C N 2 I 一1 4 9 8 ／T G 。C H I N AF O U N D R Y 为大1 6 开本，自办发行，国内每期定价1 8 元 含邮寄费 。 地址沈阳市铁西区云峰南街1 7 号 电话 T e l 0 2 4 2 5 6 1 1 7 7 5 h t t p ／／w w w ．f o u n d r y w o r i dc o r n 邮编1 1 0 0 2 2 。 传真 F a x 0 2 4 2 5 6 1 1 8 8 0 Em a i l a d f o u n d r y w o r l d ∞m 万方数据