稻草黃原酸酯的改性及除鈷研究

稻草黃原酸酯的改性及除鈷研究

目前，一家濕式硫酸鋅廠可以使用活性硫酸鋅提取物、黃藥提取和溶劑萃取等重金屬雜質(zhì)，但這并不理想。鋅粉法對鋅粉粒度有一定要求,置換反應(yīng)難以深入到鋅粉內(nèi)部,使投入的鋅大部分未參與反應(yīng)就進入了沉渣,造成鋅的浪費,導(dǎo)致鋅與雜質(zhì)金屬的二次分離;黃藥除鈷效果雖好,但黃藥本身散發(fā)難聞的惡臭味;萃取法由于溶劑的部分溶解對電解過程產(chǎn)生不良影響等原因,目前還未能工業(yè)化使用。所以,國內(nèi)外學(xué)者一直都在致力于除鈷新藥劑和新方法的研究,本文借鑒用稻草黃原酸酯處理重金屬廢水的方法,對稻草黃原酸酯進行改性后,使之能除去硫酸鋅溶液中的鈷等雜質(zhì)而不會除去主體金屬鋅。此法具有成本低、效率高、易操作、不污染環(huán)境等特點,可望取代傳統(tǒng)方法。1實驗部分1.1合成磁力器u稻草;硫酸鋅溶液(模擬濕法煉鋅廠除銅、鎘后液的組成配制);氫氧化鈉、二硫化碳等試劑均為分析純;JB-3型定時恒溫磁力攪拌器;DELTA320-SpH計;722S可見分光光度計;燃燒定硫裝置。1.2除雜劑的制備取稻草切碎后加入到氫氧化鈉溶液中,浸泡8h、過濾,再按化學(xué)計量加入二硫化碳,密封攪拌10min、放置過夜,即為稻草黃原酸酯,再將其改性后即為本試驗用的除雜劑(SX)。1.3氧化劑總多環(huán)芳烴之間的制備取硫酸鋅溶液1000mL,加熱到指定溫度(25~65℃之間),攪拌下加入一定量除雜劑(0.3~3.5g),反應(yīng)10min后再按化學(xué)計量加入氧化劑硫酸銅,繼續(xù)攪拌30~120min,到規(guī)定時間取樣分析鈷的含量。1.4分析用燃燒定硫法測定稻草黃原酸酯的硫含量;用絡(luò)合滴定法測鋅濃度;用亞硝基R鹽分光光度法測鈷濃度。2結(jié)果與討論2.1氧化二價地層,制備三價對黃原酸三價除雜劑中含有黃原酸基團,能與溶液中的鈷離子反應(yīng)生成沉淀,而黃原酸二價鈷鹽和三價鈷鹽溶度積分別是~10-9和~10-14,所以要使鈷除得更干凈,鈷應(yīng)以黃原酸三價鈷鹽形式沉淀。為此,需加入氧化劑將二價鈷氧化成三價,有兩種途徑:其一是氧化劑先直接把溶液中的Co2+氧化成Co3+,然后Co3+再與除雜劑反應(yīng)生成三價鈷的黃原酸鹽沉淀;其二是Co2+先與除雜劑反應(yīng)生成二價鈷的黃原酸鹽,然后氧化劑再將此氧化,最后生成三價鈷的黃原酸鹽沉淀。由于二價鈷生成黃原酸鹽后要比簡單的二價鈷離子更容易被氧化,因此本文采取第二種途徑。2.2除雜劑用量的確定硫酸鋅溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Co2+]=12.6mg/L)在pH=5.4及45℃下用除雜劑處理90min,結(jié)果見表1所示。表1表明:當除雜劑用量較小時,鈷的殘留濃度隨除雜劑用量的增加而下降,當除雜劑用量達到一定值后,鈷的殘留濃度隨除雜劑用量的增加反而增加。這是因為除雜劑本身既是沉淀劑又是還原劑,當除雜劑的加入量超過與鈷反應(yīng)所需的化學(xué)計量時,過剩的除雜劑就會與后來加入的氧化劑起反應(yīng),造成氧化劑的損失,導(dǎo)致黃原酸二價鈷鹽中鈷的氧化不完全,從而影響了鈷的去除。這一試驗也同時說明鈷的去除機理是除雜劑先與溶液中的Co2+反應(yīng)生成二價鈷的黃原酸鹽,然后氧化劑將此氧化,最終以三價鈷的黃原酸鹽沉淀形式除去。否則就不會出現(xiàn)除雜劑用量增加鈷的殘留濃度反而增加的現(xiàn)象。2.3除雜劑ph值為5.2.2的標準本試驗所考察的pH范圍只在3.0~5.4之間,因為濕法煉鋅廠的硫酸鋅浸取液中鋅的濃度高,溶液的pH若達5.6以上時,鋅就會以氫氧化鋅的形式沉淀出來,而一般濕法煉鋅廠硫酸鋅中性浸取液的pH為4.5~5.2,已在本試驗的考察范圍之內(nèi)。硫酸鋅溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Zn2+]=12.6mg/L)在45℃下用除雜劑2.50g處理90min,結(jié)果見表2。由表2可見,在試驗范圍內(nèi),溶液的pH越高,鈷的去除效果越好,除雜反應(yīng)可選在5.0~5.4之間進行,一般,濕法煉鋅廠中性浸取液經(jīng)過除銅、鎘之后,其pH也在此范圍內(nèi),所以不必進行pH的調(diào)整便可直接進入處理。2.4除雜劑2.48g處理硫酸鋅溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Co2+]=12.6mg/L)在pH=5.4下用除雜劑2.48g處理90min,結(jié)果見表3。從表3的結(jié)果看,從25℃至45℃的范圍內(nèi)隨著溫度的升高,鈷的殘留濃度降低;但從45℃至65℃,鈷的濃度在回升,這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鈷離子開始脫附所致。所以反應(yīng)溫度控制在40~55℃之間,因為濕法煉鋅廠中性浸取液經(jīng)過除銅、鎘之后其溫度一般在55℃左右。2.5反應(yīng)時間的確定試驗發(fā)現(xiàn),鈷的殘留濃度在開始時隨時間的延長迅速下降,到60min后,下降趨勢變緩;到90min,鈷的殘留濃度已降至0.5mg/L。所以反應(yīng)時間一般可控制在90~120min左右。硫酸鋅溶液(1000mL,[Zn2+]=150.0g/L,[Co2+]=12.6mg/L)在45℃及pH=5.4下,用除雜劑2.52g處理,結(jié)果見表4。2.6除鎘法的特點與目前各工廠普遍使用的鋅粉置換法相比,本方法具有如下優(yōu)點:(1)成本低,約為鋅