酸性含磷溶剂浸渍树脂自硫酸体系中吸附分离Ga(Ⅲ)

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作者徐翠萍
来源鲁东大学
出版年2017
摘要
镓及其化合物因其独特的理化性质和优良的使用性能而广泛应用于电子工业、冶金、医学和航天等领域。近年来镓的需求量不断增长,然而,独立的镓矿床几乎不存在,镓主要以微量的组分伴生于其他金属矿(如铝土矿、闪锌矿、铜、铁矿等)和一些煤矿中。当从这些矿床中提取回收镓时,因镓的含量低、镓与共生金属性能相似,而难以有效地分离回收镓,因此急需一种绿色、高效的吸附分离技术从相关矿床和资源中提取镓。溶剂浸渍树脂(SIRs)分离法兼具溶剂萃取与离子交换两种分离方法的优点,且树脂制备简单,可根据实际情况灵活选用不同的载体和萃取剂,有望实现镓的分离回收。本文以苯乙烯-二乙烯基苯大孔吸附树脂(代号:HZ818)为载体,分别以二(2-乙基己基)磷酸酯(代号:P204)和2-乙基己基磷酸酯单2-乙基己基(代号:P507)为萃取剂,制备了P204和P507两种酸性含磷浸渍树脂。另外以聚乙烯醇(PVA)为包覆材料对P507 SIRs进行包覆,制得包覆型P507 SIRs(CSIRs),研究了这两类浸渍树脂在H2SO4体系中吸附、分离Ga(Ⅲ)的性能。静态吸附实验表明:298 K时,P204 SIRs、P507 SIRs和P507 CSIRs三种树脂对Ga(Ⅲ)的最佳吸附pH值分别为1.8、3.3、3.3,对应吸附量分别为10.9 mg/g、13.7 mg/g、12.1 mg/g;吸附平衡时间分别为20 h、14 h、12 h,动力学吸附过程均可用拟二级动力学方程描述;等温吸附均符合Langmuir等温吸附模型。动态吸附实验表明:低流速利于P507 SIRs对Ga(Ⅲ)充分吸附;1.5 mol/L的HCl可以将吸附于P507 SIRs上的Ga(Ⅲ)洗脱完全;包覆处理可以有效改善P507 SIRs的稳定性能。在Ga(Ⅲ)-Zn(Ⅱ)、Ga(Ⅲ)-Cu(Ⅱ)二元混合体系中,P507 SIRs对Ga(Ⅲ)具有较好的吸附选择性,通过控制溶液pH可以实现Ga(Ⅲ)的分离富集;在含Fe(Ⅲ)的Ga(Ⅲ)-Fe(Ⅲ)二元体系和Ga(Ⅲ)-Zn(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)多元体系中,P507 SIRs对Fe(Ⅲ)表现出较好的吸附选择性,而对Ga(Ⅲ)吸附甚微,表明Fe(Ⅲ)的存在对P507 SIRs吸附Ga(Ⅲ)产生较大干扰。以某发电厂粉煤灰作为实际应用体系,初步研究了P507 SIRs从粉煤灰中吸附分离Ga(Ⅲ)的应用。最佳浸出条件下Ga(Ⅲ)的浸出量为27.7 ug/g,最佳吸附分离条件下,通过树脂柱对Ga(Ⅲ)的吸附、盐酸洗脱,一次回收率为29.1%。

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