低pH条件下自硫酸盐体系中萃取锌的研究.pdf

低p H 条件下自硫酸盐体系中萃取锌的研究 汤兵朱又春林美强 摘要本文目的在于解决在低p H 条件r 用溶剂萃取法提取译的问题。结果表明利用胺 娄莘取制N 2 ∞，在合适的配比条件下，一段萃取牢最高可达到9 57 ％，j 而反萃刚需用02 m o l ／L N a O H 溶液作二段逆流反革处理．才可能宜现较高的匣萃效率并避免沉淀产生。 关键词溶剂萃取硫酸盐体系；低p H ，锌 中图分类号T F 8 1 3 文献标识码A文章编号1 0 0 77 5 4 5 2 0 0 1 0 5 0 0 0 2 0 3 酸性磷类萃取剂是常用的锌萃取 剂⋯“，其选择性好，萃取工艺成熟，价格也 相对便宜，属于阳离子交换机理，通常是由 z n 2 与H 一发生交换作用而实现z n 2 的萃 取与反萃，即在高p H 条什下实现z n 2 的萃 取，而在低p H 条件下实现z n 2 的反萃取， 因此可通过简单地调节溶液的p H 值实现锌 的萃取分离。 然而在实际生产中．无论是湿法炼锌的 酸浸上艺．还是工业含锌废水．溶液的初始 I ，H 通常是较低的”o ，在此条件下采用酸性 磷娄革取剂则需要消耗较多的碱来调节料液 的p H 以达到合适的萃取p H 范围，而在反萃 过程中，又需较多的酸液作为反苹剂。因此， 研究在低p H 范围内提取锌的萃取体系，理 论与实践均具有较大的价值。本文以硫酸盐 体系为研究对象，旨在解决能在低p H 条件 r 萃取锌的同题。 1 革取剂选择 酸浸液、酸洗液的实测p H 大都小于 1 ．0 ．而在此条件下，酸性磷类萃取剂的萃取 作者简介汤兵 1 9 6 8 一 ，男，湖北人，副教授 率低，通常作为反萃或是洗脱用L 4 ，”，幽此在 低p H 条件下可能实现锌萃取作用的萃取剂 可从巾性萃取体系以及阴离子萃取体系之中 寻找．通过比较，本实验选择常用的中性磷类 萃取剂T B P 以及胺类萃取剂N 23 5 、N 2 6 3 作为 待定的萃取剂进行研究。 2实验部分 2 ．1 主要试剂及仪器 Z n S O ．、H 2 S O ．、E D T A 、六次甲基四胺、 T B P 、N a C l 均为化学纯试剂；二甲酚橙、乙醇 为分析纯试剂；锌粉为基准级试剂；民用煤油 已磺化 及N 23 5 、N 2 6 3 为上业级试剂。仪器 p H S 一2 5 精密酸度计；恒温振荡器。 2 ．2 实验方法 萃取与反萃取一定比例的有机相和水 相，置入恒温振荡器中在 2 5i1 ℃条件下振 荡2 0 m i n ，分别测定振荡前后水相中Z n 2 的 浓度．利用差减法确定有机相中z n 2 的浓 度。 z n 2 浓度分析二甲酚橙络合滴定测定 水相巾z n 2 的浓度‘“。 萃取率E 定义进入有机相中的锌量与 万方数据 初始料液中总锌量的百分比。 反萃率B 定义从有机相中洗脱出来的 锌量与有机相中锌量的百分比。 3 结果与讨论 3 ．1 萃取剂种类的影响 本实验采用了T B P 、N 2 3 5 、N 2 6 3 共三种萃 取剂进行对比实验。在同样的实验条件下， 分别用上述三种萃取剂进行萃取实验，得到 如下实验结果 表1 表1 萃取剂种类的影响实验结果 2 5 “ 2 ；O ／A 1 1 ；2 0 m l n ；N “a 2 0 ％ T B P 5 ．0 ％ 由表1 可见，T B P 及N 2 3 5 对锌的萃取率 都比较低，尤其是N 2 3 5 对锌基本上没有萃取， 而N 2 ∞对锌的萃取率均在5 0 ％以上，故有可 能利用N 2 6 3 实现低p H 条件下对锌的萃取。 3 ．2 萃取剂浓度的影响 在上述实验结果的基础上，进一步考察 萃取剂N 2 6 ，浓度对锌萃取的影响。N 2 6 3 的浓 度分别取体积分数为1 0 ％、2 0 ％、3 0 ％三个 值进行实验。在实验条件下，N 2 6 ，在磺化煤 油中的溶解度不大，需加入少量T B P 作助溶 剂以促进N 2 6 3 的溶解。实验结果见表2 。 表2N 2 ‘3 浓度对锌萃取率的影响 由表2 可见，随着萃取剂N 2 6 ，浓度的增 加，锌萃取率随之增加．但在实验中发现 N 2 6 3 浓度增加到4 0 ％以上时，容易从有机相 中析出形成新的相。综合上述实验结果。萃 取剂的浓度取为3 0 ％较为适宜。 3 ．3 酸度的影响 因实际生产中．料液的p H 有可能出现 一定的波动，故实验中还考察了料液的p H 对锌萃取的影响，实验结果见图1 。 菱到弋 糌。]’＼ 咀2n 4n 6f t 81 ．0 口H 图1 料液p H 对锌萃取率的影响 由图1 可见，在p H 0 ．1 ～1 ．0 的范围内， 萃取率E 基本上随p H 的增大而减小，与酸 性磷类萃取剂的萃取锌的规律正好相反【4 ] ． 这主要同萃取剂N 2 6 3 萃取机理属于阴离子交 换反应有关。 在硫酸盐体系中，锌除了以阳离子z n 2 的形式存在于水溶液中外，还可能以络阴离 子Z n H S 0 4 j 一的形式存在，后一种形式的 离子才能同萃取剂N 2 6 ，发生反应而被萃取， 溶液p H 越低，即硫酸浓度越高，则可能生成 更多的络阴离子z n H S 0 4 j 一，在相同的条 件下，锌萃取率相应随之增大。 3 ．4 无机阴离子的影响 由于季胺盐N 2 6 3 萃取锌属于阴离子交换 反应，若溶液中存在的无机阴离子能够与锌 离子形成络合阴离子，则对萃取反应必然存 在一定的影响，因此，本文设计一组实验考察 常见的阴离子c l 一对锌萃取的影响，实验结 果见表3 。 表3 无机阴离子对锌萃取的影响 c l 一与锌的摩尔比固定为4 1 有机相㈨N 3 0 ％ T B P 7 ．5 ％；2 5 “ C ；O ／A l l 2 0 m l n 根据表3 结果，溶液中添加a 一后，锌萃 万方数据 4 取率增加约1 0 ％。在溶液中同时存在c l 一和 H S O ；的情况下，锌更容易与氯离子形成络 阴离子，同时，c l 一的交换能力强于 H S 0 4 - [ “，因此，溶液中存在C 1 一有利于锌的 萃取．可采用此方法进一步提高锌的萃取率。 3 ．s 反萃条件 分别用蒸馏水以及0 ．1 m o t ／L 、0 ．2 r n o V L N a O H 溶液作反萃液进行实验，结果示于表4 。 表4 反萃实验结果 寺日 有机相中锌蒸馏水0 l m o L ／L N a O H 溶灌02 m o l ／LN a O H 溶液 。。 浓度， T ∞l L 叫 韧始p H终p H1 3 ／％ 韧始p H终p H B ，％初始p } { 鲣p H B ／％ 100 6 3 7 2 68 01 ．1 43 0 ．31 301 ．5 14 2 ．21 3320 96 02 2 0 ．0 5 9 2 26 ，8 01 ．1 13 131 3 ．015 54 211 3319 26 53 30 ．0 5 7 8 66 ．8 0 1 ．1 23 3 ．61 3014 74 3 ．31 332 ．0 26 92 4 O ．0 5 6 6 768 01 ．1 33 781 3 ．015 24 571 3 ．319 87 26 有机相N 埘3 0 ％ “ I B P 7 ．5 ％；2 5 ℃；O ／A 1 1 ；2 0 m i n ；原料液中精加C I 一Z , , a 2 4 I 提高反萃液的p H 有利于锌的反萃取， 但如果反萃液的p H 过高 N a O H 浓度大于 1 ．0 m o l ／L 后 ，过量的氢氧根与锌离子形成 沉淀，易使有机相与水相乳化，对分相不利。 实验中还发现如果初始料液中H 浓度不 高，有机相未负载一定的酸，则反萃时有机相 与水相很难分相。 在实验条件下，利用0 ．2 m o l ／LN a O H 溶 液作反萃剂。经过一段反萃，反萃率在6 0 ％ ～7 0 ％，尚有3 0 ％～4 0 ％的锌残留在有机相 中，可考虑采用二段逆流反萃处理．这样处理 即能保证获得较高的反萃率。又能避免产生 沉淀。 4 结论 1 利用胺类萃取剂N 2 6 3 作萃取剂可以在 低p H 范围内实现锌的萃取，在合适的萃取 条件下以及料液中添加一定量的C 1 一后，一 段萃取率最高可以达到9 5 ．7 ％； 2 用0 ．2 m o l ／LN a O H 溶液作反萃液．可 以达到6 0 ％～7 0 ％的反萃效率．但N a O H 浓 度过高，易生成沉淀而产生乳化现象，可考虑 采用二段逆流反萃的方法保证较高的反萃效 率及避免沉淀。 参考文献 [ 1 ] 马荣骏．溶剂萃取法在湿法冶金中的应用[ M ] 北京冶金工业出版社．1 9 7 9 2 2 7 [ 2 ] 高自立，孙思修。沈静兰．溶剂萃取化学[ M ] ．北 京科学出版社。1 9 9 1 6 6 [ 3 ] 陈靖．王士柱，朱永赙乳状液膜法处理含锌废水 的研究进展[ J ] 水处理技术，1 9 9 5 ，2 1 4 1 8 7 [ 4 ] 化工手册编辑委员会．化工手册[ M ] 北京化学 工业出版社．1 9 7 9 2 6 1 [ 5 ] 雷金玲，李洲，秦军用萃取分离锌、镉的工艺研 究【J ] 有色金属 怕炼部分 ，1 9 8 8 5 3 7 [ 6 株{ } | f 橹炼厂．有色金属中元素的分离与测定 【M 】北京冶金工业出版社，1 9 7 9 万方数据