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1、第三章 离子交换与吸附本讲稿第一页，共十六页活性碳和大孔吸附树脂本讲稿第二页，共十六页 3.8.2 基本原理基本原理1.位能理论位能理论2.吸附等温线吸附等温线 3.吸附过程的传质吸附过程的传质本讲稿第三页，共十六页3.9 离子交换与吸附法在冶金中的应用离子交换与吸附法在冶金中的应用 3.9.1 概述 离子交换树脂用于色层分离的情况在下一章讨论。本章仅介绍离子交换树脂吸附法及无机离子交换剂与活性炭，大孔吸附树脂在吸附方面的某些应用。本讲稿第四页，共十六页1.从西尔斯盐湖水中离子交换提取钨从西尔斯盐湖水中离子交换提取钨 美国加利福尼亚州西尔斯盐湖水中含有约70 mg/L WO3，总量估计约为7.
2、7万吨WO3，相当美国钨埋藏量的5060。用离子交换法从母液中回收钨。对钨有特殊选择性的由8羟基喹啉，乙二胺、间苯二酚和甲醛聚合的树脂（HERF树脂）。交前液PH88.5，线流速20cm/min，处理溶液体积为床体积60倍，吸附率达95100。用0.5%NaCO3作解吸剂，其用量为床层体积6倍，线流速24 cm/min，解吸率大于95。由于树脂的特殊选择性，共存阴离子，主要是硼的吸附率显著低于钨。浓度为28g/L左右的富钨解析液用氯化铁沉淀并控制最终PH为3.54.5，得到钨精矿.本讲稿第五页，共十六页 2.树脂矿浆法提金树脂矿浆法提金 为了从浸出液中提金并尽可能提高金的收率，提出了树脂矿浆吸
3、附工艺。所用树脂可以是强碱阴树脂，也可以是弱碱阴树脂，或者混合碱性（即有季胺基也有叔胺基）的阴树脂。本讲稿第六页，共十六页树脂矿浆法吸附效果树脂矿浆法吸附效果 项目AuAgCuZnFeCoNi树脂吸附前mg/L1.161.69.326.594.111.392.46树脂吸附后mg/L0.060.150.80.31.10.10.08吸附率94.890.691.495.475.692.896.8本讲稿第七页，共十六页 一般树脂用量按单个吸附槽矿浆量的1.5%4%加入，处理精矿浸出液树脂用量多一些，含量低时，树脂用量相对小一些。树脂在串联的各吸附槽中的总停留时间为160180hr，在单槽中的吸附时间为
4、8-24hr。本讲稿第八页，共十六页饱和金的树脂在用硫脲解吸前需经过一系列净化步骤：首先用水洗去夹带的矿泥与木屑，再用45的NaCN溶液洗去树脂上吸附的铜、铁、氰络合离子，经水洗后再用2030g/L H2SO4解吸树脂上的锌、钴、氰络离子及氰根。解吸剂组成为9的硫脲CS(NH2)23的硫酸。本讲稿第九页，共十六页 3.9.3 非水溶液中离子交换的应用非水溶液中离子交换的应用浸泡液相机械强度（）R3N混合醇99.9P204R3N混合醇99.91mol/LH2SO499.9水99.9表表313 浸泡浸泡208天后天后2017树脂的机械强度测定结果树脂的机械强度测定结果 应用有机萃取剂作解吸剂的“联
5、合法”在铀冶金和黄金冶金中均取得了良好的效果。树脂反萃法在处理含大量裂片元素的TBP煤油溶液方面效果很好。树脂的机械强度变化是关键本讲稿第十页，共十六页表314 2017 树脂机械强度测定 树脂粘付的有机相损耗只占有机相总损耗的12.08，并对有机解吸，硝酸解吸，硫酸解吸（淋萃法）的化工材料消耗进行了详细比较，三个流程的总费用依次为3.51元，4.92元与5.41元。表明有机解吸工艺是一种最经济的工艺。解吸剂0.15mol/LR3N3混合醇煤油溶液40g/LHNO340g/LNH4NO3第一次取样三月后7887第二次取样7168本讲稿第十一页，共十六页表表315 P507解吸稀土四分组结果解吸
6、稀土四分组结果 组别工艺条件成分（）镱镥富集物1.5%P507煤油解吸(Yb+Lu)2O334.54Y2O343.89钇富集物20%P507煤油解吸Y2O377.78轻中稀土3.65中稀土富集物20%TRPOHNO3煤油解吸(Sm、Eu、Gd)2O326.32Nd2O330.89轻稀土富集物3.75mol/LHNO3轻中稀土90.17钇及重稀土9.83本讲稿第十二页，共十六页 3.9.4 无机离子交换剂及其应用 无机离子交换剂大致可分为下列六类：（i）铝硅酸盐类：包括天然的蒙脱土，各种沸石及合成的各种分子筛。（ii）不溶性多价金属酸式盐，多价金属包括锆、钛、铈、锡等，酸根包括磷酸根，焦磷酸根、
7、锑酸根、钼酸根和砷酸根。（iii）不溶性多价金属水合氧化物，它们涉及铍、镁、锌、铁、铝、锡、硅、钍、钛、锆、锰、锑、矾、钽、铌、钨、钼的水合氧化物。（iv）不溶性亚铁氰化物，主要有银、锌、镉、钨、铜、钴、铁、钛、钒、钼、钨、铀的亚铁氰化物。（v）杂多酸盐及复合无机离子交换剂，其中十二磷钼酸铵（AMP）为代表。（vi）其它类:如某些硫化物、硫酸盐。目前无机离子交换剂的最主要应用领域为放射性同位素的分离。本讲稿第十三页，共十六页 3.9.5 吸附树脂与活性炭的应用吸附树脂与活性炭的应用 3.9.5.1 吸附树脂的应用吸附树脂的应用 利用吸附树脂脱除溶液的浮选剂是一次成功的尝试。浮选剂的存在不仅影响
8、矿物分解工序，而且富集有大量浮选剂的钨浸出液会殃及后续工序的进行，如干扰有害杂质的分离，使萃取剂及交换树脂中毒，破坏萃取分相性能.表表316 吸附树脂的脱浮结果吸附树脂的脱浮结果 样品序号135781113平均脱浮率I型树脂7978.57573.571717173.2（）型树脂66.362.063.264.059.863.4本讲稿第十四页，共十六页 3.9.5.2 活性炭的应用活性炭的应用 1、活性炭提金 2、活性炭吸附钼 本讲稿第十五页，共十六页 3.10 小结小结 吸附法是利用物质在固相（吸附剂）及流动相（溶液）之间的分配实现分离的方法。吸附剂可分为两大类，即离子交换剂及其它有机、无机吸附剂。前者是等当量交换而后者是非等当量交换。离子交换剂又分为离子交换树脂及无机离子交换剂两类。吸附剂对物质的吸附能力的差别是实现吸附分离的基本条件，而这种差别有化学作用力及物理作用力两方面的影响，为了提高分离效果，关键在于合成具有特殊选择性的吸附剂，从而扩大被分离物质对吸附剂的亲合力的差别。吸附法可用搅拌方式进行，但多数情况以柱过程形式进行。不管以哪种形式都需要通过外界输入力学能（机械能）。以创造吸附进行的条件，从而促进吸附过程的进行。本讲稿第十六页，共十六页