巰基樹脂對金的吸附性能及其機理

巰基樹脂對金（皿）的吸附性能及其機理張啟偉;王桂仙【摘要】Theadsorptionbehaviorandmechanismofthiourearesin(TUR)forAu(B)wereinvestigated.ExperimentalresultsshowthatTURresinhasagoodadsorptivityforAu(B)inHac-NaAcmediumatpHvalueof2.60.ThestaticallysaturatedAu(B)sorptioncapacityis1106.9mg?G-1resin.TheAu(B)adsorbedonTURresincouldbeelutedby15%NH2CSNH2-lmol?L-1HC1(1:1)andthee-lutionrateis92.6%.TheadsorptionofAu(B)onTURfollowstheFreundlichisotherm.TheAHoftheadsorptionis27.8kj?Mol"1.Thesorptionrateconstantis5.23xl0-5s-1.Theactivationenergyis16.23kJ?Mol”.ThemolarcoordinationratioofthefunctionalgroupofTURtoAu(B)isabout1:1.TheadsorptionmechanismofresinforAu(B)issuggestedaccordingtochemicalanalysisandIRspec-traoscopyresults.%研究了Au(B)在蔬基樹脂上的吸附行為.結(jié)果表明:在298K時靜態(tài)飽和吸附容量為1106.9mg/g樹脂，用15%硫脲與1mol-L-1鹽酸的1:1混合溶液作解吸劑解吸率可達92.60%.等溫吸附遵循Freundlich經(jīng)驗式；測得在298K時,吸附速率常數(shù)k298=5.23x10-5s-1；吸附活化能Ea=16.23kJ-mol-1;吸附反應(yīng)熱效應(yīng)AH=27.8kJ-mol-1.用飽和容量法測定蔬基樹脂吸附Au(B)的配位比均接近1:1.紅外光譜測定表明:樹脂功能基-SH中硫原子與Au(B)形成了配位鍵.【期刊名稱】《貴金屬》【年(卷)，期】2011(032)002【總頁數(shù)】4頁(P37-40)【關(guān)鍵詞】冶金技術(shù);蔬基樹脂;金(B)；吸附；解吸【作者】張啟偉;王桂仙【作者單位】浙江麗水學(xué)院化學(xué)化工系，浙江麗水323000;浙江麗水學(xué)院化學(xué)化工系，浙江麗水323000【正文語種】中文【中圖分類】TF803.2大量的金是從金礦中獲得，但需要很多工序。從含金的廢液、廢料中再生回收金也是獲得金的重要來源，如:化學(xué)沉積法、電解法、硫脲法等都比較簡單易行，但有各自的局限性和缺陷。20世紀70年代，炭吸附技術(shù)應(yīng)用到提金業(yè)，但載金炭洗脫過程復(fù)雜、活性炭的碎裂磨損和再生等一系列問題需進一步解決。近年來有關(guān)含硫、氮、氧、磷的樹脂對貴金屬的吸附研究比較活躍［1-6］。蔬基樹脂是以-SH為功能基的一類高分子螯合樹脂，由于功能基上含有S配位原子，它能與多種金屬形成比較穩(wěn)定的配合物，性能優(yōu)良，尤其對貴金屬具有良好的吸附性能，可廣泛應(yīng)用于貴金屬的富集與回收。作者系統(tǒng)研究了蔬基樹脂對Au(m)的吸附行為及其機理，得到了諸多參數(shù)。蔬基樹脂具有機械強度好、吸附容量大、易解吸等優(yōu)點。本工作對該樹脂在再生、提取金方面提供了理論和實驗依據(jù)。SollarM6型原子吸收光譜儀及其配套設(shè)備，Sartorus-20型酸度計，SHZ-B型數(shù)顯水浴恒溫振蕩器(±0.1°C),Perkin-Elmer683型紅外光譜儀。蔬基樹脂，西安藍深交換吸附材料有限責(zé)任公司產(chǎn)品，經(jīng)硫元素分析，該樹脂的含硫量為18.5%;金標(biāo)準液，上海市計量測試技術(shù)研究院淇他試劑均為分析純試劑。1.2.1樹脂的吸附平衡實驗準確稱取一定質(zhì)量的樹脂于具塞錐形瓶中，加入一定體積的緩沖溶液，浸泡24h,然后加入一定量的Au（m）標(biāo)準液。恒溫振蕩至平衡，分析水相中Au（m）的平衡濃度，并用下式計算平衡吸附量QR、分配比D和吸附率E。式中，c0為Au（m）的初始濃度，mg/mL;ce為Au（m）的平衡濃度，mg/mL;V為吸附質(zhì)溶液體積，mL;m為吸附劑質(zhì)量，g。1.2.2分析方法吸取含Au（m）的溶液于100mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，用火焰原子吸收法測定吸光度，求得吸附率和分配比。原子吸收光譜儀的工作條件:分析波長242.8nm,燈電流3mA,通帶0.5nm,燃氣流量1.1L-min-1，燃燒器高度7.0mm。把吸附飽和的樹脂分出水相后，用pH=2.6的緩沖溶液洗滌2~3次，再加入一定量的洗脫液振蕩至平衡，測定水相中Au（m）的含量，求得洗脫率。準確稱取20.0mg樹脂6份，Au（B）的初始濃度c0=0.260mg/mL，溶液體積V=50mL,在T=298K，按吸附平衡實驗在pH=2.5~6.2的HAc-NaAc緩沖體系內(nèi)進行實驗。實驗結(jié)果表明在pH=2.6時，樹脂對Au（m）吸附率最大，吸附量QR=525.8mg/g。因此，以下實驗均在pH=2.6的HAc-NaAc緩沖溶液中進行。準確稱取20.0mg樹脂，Au（B）的初始濃度c0=0.260mg/mL，溶液體積V=50mL,在T=298K、pH=2.6的HAc-NaAc緩沖溶液中進行吸附實驗。每隔一定時間測定溶液中金的含量，直至平衡。經(jīng)體積校正后計算Qt,繪制Qt與時間t的吸附速率曲線，如圖1所示。將實驗數(shù)據(jù)用公式-ln（1-F）=kt處理，式中F=Qt/Q8,Qt和Q8分別為反應(yīng)時間t和平衡時每克樹脂的吸附量，k是吸附表觀速率常數(shù)。以-ln（1-F）對t作圖（圖2）,由直線斜率求得樹脂吸附Au（ffi）的表觀速率常數(shù)k298=5.23x10-5s-1。經(jīng)線性擬合求得相關(guān)系數(shù)r=0.9938。Boyd等認為若-ln(1-F)~t成線性關(guān)系，說明液膜擴散為吸附過程的主控步驟［7-8］。由相同的實驗方法分別測出不同溫度下樹脂對Au(m)的表觀速率常數(shù)，k288=4.16x10-5s-1,k308=6.46x10-5s-1,k318=7.89x10-5s-1。根據(jù)Arrhenius公式lnK=-Ea/RT+lnA，以Ink對1/T作圖，見圖3,根據(jù)直線斜率火斜=-1952.2，得表觀吸附活化能Ea=16.23kJ?mol-1。準確稱取樹脂10.0、15.0、20.0、25.0和30.0mg共5份，Au(B)的初始濃度c0=0.260mg/mL，溶液體積V=50mL,在T=298K、pH=2.6的HAc-NaAc緩沖溶液分別進行振蕩吸附至平衡，測得平衡濃度ce，換算成相應(yīng)的樹脂吸附量Q(mg/g),按Freundlich等溫吸附式Q=ace1/n，以lgQ~lgce作圖得等溫吸附曲線(圖4),算得n=5.8,n值在2~10之間，表明該樹脂對Au(m)的吸附反應(yīng)容易進行［9-10］。準確稱取樹脂20.0mg5份，在上述最佳條件下，觀察在288~318K范圍內(nèi)，溫度對吸附率的影響。結(jié)果表明:在實驗溫度范圍內(nèi)溫度升高對吸附有利，顯示該吸附過程是一個吸熱過程，說明吸附反應(yīng)是化學(xué)吸附［6］。根據(jù)溫度系數(shù)法公式:lgD=-AH/2.30RT+AS/T,在288-318K范圍內(nèi)，以lgD~1/T作圖。得—直線(見圖5),直線相關(guān)系數(shù)r=0.9879。由圖中直線斜率可求得吸附反應(yīng)熱效應(yīng)^H=27.8kJ-mol-1。樹脂含硫量經(jīng)元素分析已知為18.5%，以毫摩爾計，樹脂的功能基含量為5.78mmol-g-1樹脂。在T=298K;pH=2.6時測得樹脂的靜態(tài)飽和吸附容量為1106.9mg/g-樹脂，或5.62mmol/g-樹脂，所以得蔬基樹脂功能基與Au(ffi)的配位比接近于1:1。由蔬基樹脂吸附Au(m)前后的紅外光譜對照可知:樹脂吸附Au(rn)后，原樹脂的功能基-SH在2554cm-1特征吸收峰明顯減弱?？梢?，樹脂功能基中的S原子分別與Au(m)配位成鍵[11]。經(jīng)靜態(tài)飽和吸附后，算得樹脂吸附Au(m)的總量，分出水相，然后用緩沖溶液洗滌樹脂2~3次，烘干后加入不同質(zhì)量分數(shù)的硫脲與鹽酸的混合溶液(V：V=1：1)30mL作解吸劑進行實驗，結(jié)果如表1所示，表明用15%硫脲-1mol-L-1鹽酸作解吸劑效果最好，解吸率可以達到92.60%。在pH=2.60的HAc-NaAc體系中Au(B)可以被蔬基樹脂很好地吸附，其在298K時靜態(tài)飽和吸附容量為1106.9mg/g-樹脂，用15%硫脲與1mol-L-1鹽酸的1：1混合溶液作解吸劑解吸率可達92.60%。樹脂吸附Au(m)的過程符合Freundlich經(jīng)驗式，且n值在2~10之間，說明吸附容易進行。⑶在298K時，吸附速率常數(shù)k298=5.23x10-5s-1；吸附活化能Ea=16.23kJ-mol-1；吸附反應(yīng)熱效應(yīng)AH=27.8kJ-mol-1o⑷用飽和容量法測定蔬基樹脂吸附Au(rn)的配位比均接近1：1。(5)樹脂功能基-SH中硫原子與Au(m)形成了配位鍵。【相關(guān)文獻】[1]李玉蓮，范善海.用離子交換樹脂從硫脲硫酸溶液中回收金銀的研究[J].黃金，1991,12(5):33-39.[2]胡小玲，張生，張新麗，等.NKC-9大孔強酸性樹脂富集硫脲金[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2003,15(4):561-563.劉漢釗.活性炭吸附金的初步研究[J].黃金，1992,13(2):21-26.[4]許孫曲，許菱.利用活性炭從硫酸酸性硫脲金浸出液中回收金的研究[J].國夕卜鈾金礦地質(zhì),1995,12(2):185-192.[5]劉全寶，于輝芝.從濕法冶煉廢水中回收金[J].黃金，2002,23(10):43-45.[6]黃懷國.二次資源的黃金回收[J].黃金，2007,28(8):52-55.[7]XIONGChun-hua,MOJian-jun.Studyonthesorptionofleadbymacroporousphosphonicacidresin[C].ProceedingsoftheThirdInternationalAcademicPublishers,1988:500-503.[8]施林妹