如何應(yīng)用離子交換樹脂回收貴重金屬
來源： 閱讀：3366 更新時間：2011-06-17 09:05回收貴重金屬和回收一般重金屬不同，因為貴重金屬一般在溶液中都是以陰離子錯合物型態(tài)存在，而這些錯合物通常較大而且離子價數(shù)大于1。
因此，和水中其他陰離子比較而言，陰離子交換樹脂對這些錯合物離子有較大的親和力；厥战鹩秒x子交換樹脂回收金，已是古老且廣為人知的技術(shù)。幸運的，陰離子交換樹脂對于工廠中常有的陰離子金錯合物有著高選擇性，氰化金常被發(fā)現(xiàn)在采礦和電鍍廢水。因為陰離子交換樹脂對含金錯化陰離子的高親和力，所以較大的問題變成是如何自樹脂中回收金，而不是如何自樹脂中回收氰化金。強堿性陰離子交換樹脂IRA-400，可用來回收氰化金。當(dāng)從氰化金溶液中回收金時，每克樹脂的交換容量可達(dá)到0.297克的金。
研究發(fā)現(xiàn)，溶液中的硫酸鹽并不會對交換容量造成影響，但是在硫代硫酸鹽或是硫代氰酸鹽離子的存在下，樹脂對金的交換容量會減少。使用400毫升包含5%鹽酸和5%水的丙酮，能夠從1克的樹脂洗出99.9%的金，然而用100毫升相同的混合物，可以洗出96.2%的金(圖1)。這種沖洗系統(tǒng)產(chǎn)生了稀釋的沖出物，但是由于丙酮的易燃性，使用丙酮有其危險性。其他曾被研究過的有關(guān)金的沖洗系統(tǒng)都不好，樹脂焚化后取出金是目前最常使用的方法。 藉由不同溶劑的沖洗，我們能夠從含鎳、鋅、銅和鐵的氰化混合物中分離出金和銀。在一個實驗中，使用了四階段沖洗從這些金屬中分離金和銀，并準(zhǔn)備了4公斤的分析溶液，溶液組成如下： 毫克 毫莫耳 毫克當(dāng)量 金 82.7 0.42 0.42Au(CN)2- 銀 9.0 0.08 0.08Ag(CN)2- 銅 375.2 5.90 17.70Cu(CN)4-3 鐵 3.9 0.07 0.28Fe(CN)6-4 鎳 357.9 6.09 12.18Ni(CN)4-2 鋅 176.4 2.70 8.10Zn(CN)5-3 溶液包含0.02%游離氰化鈉在通過含12克的IRA-400氯型的管子后，管子用500毫升的水來沖洗，洗滌以4階段來進行。 Fraction(ml) Wash Water(ml) 1 0.2N鹽酸 500 500 2 1N氰化鈉 250 250 3 丙酮-5%鹽酸、5%水 250 250 4 1N硝酸銨-0.2N氫氧化銨 250 250 在最后的沖洗和潤濕后，分析樹脂和殘余物。用0.2N的鹽酸可以將鎳和鋅沖洗出來，用1.0N的氯化鈉溶液可以沖洗出大部分的銅，用含5%鹽酸、5%水的丙酮混合物，可得到固狀沖出物，分析出含62.1%銅、31.2%金、3.2%鋅、2.7%銀、0.5%鐵和0.3%鎳。因為還有20%的銀和1.3的金停留在樹脂上，所以再加入額外的溶劑，可得到更多的金和銀。數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在表1，顯示出在每個沖洗系統(tǒng)中每種金屬的重量和回收百分比？紤]到回收物的高價值以及離子交換樹脂對金的高交換容量，樹脂的一次使用是正常的。四級銨的高交換容量和優(yōu)良的操作特性是考慮使用離子交換樹脂回收金的重要特性；谶@個理由，IRA-400氯型或氫氧型已被電鍍工業(yè)廣泛的使用。假如處理同時含有金的陽離子及陰離子混合物，建議使用MB1，一種IR-120和IRA-458的混合樹脂。當(dāng)氰化金錯合物的含量高時，IRA-400對金的交換容量視溶液中金的含量及其他的干擾陰離子而定。對金的理論交換容量是250.8troy/ft3，當(dāng)然工業(yè)廢水要達(dá)到此交換容量是不可能的，通常，經(jīng)驗上交換容量由20-200 troy/ft3。排出的樹脂通常送入金屬精鏈器，藉由焚燒樹脂來回收金，在供氧充足的大氣壓下，用500-600℃來燃燒樹脂是必須的。若沒有提供充足的氧，樹脂會變焦，但是不會變成灰燼。報告顯示，當(dāng)樹脂變成灰燼時，一些金會揮發(fā)掉，因此，必須預(yù)作防范，以免失金。
回收銀最近幾年，從照相及電鍍廢水回收銀的技術(shù)已經(jīng)愈來愈重要。一般處理含銀廢水的方法是金屬置換制程。在這個方法下，steel wool被放置在一個膠筒內(nèi)，廢水由此通過，當(dāng)銀溶液接觸鐵時，會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。銀會沉積而鐵則溶解，這對于增厚銀來說是好方法但是處理液仍然含有少量的銀以及多量溶解掉的鐵，在這情況下，相當(dāng)多的銀就浪費了。在電鍍廢水中，銀主要是以陰離子氰化錯合物Ag(CN)2-型態(tài)存在；在照相廢水中，銀主要是以硫代硫酸鹽錯合物AgS2O3-型態(tài)存在。強鹼和弱鹼在回收銀上都有其效果。雖然氯化銀在水中是不可溶解的，但是可以用5莫耳的氯化鈉從樹脂中沖洗出銀。然而，氰化物的銨鹽、鈉鹽、鉀鹽、硫代硫酸鹽和硫酸根離子是沖洗劑的較佳選擇。當(dāng)用IRA-400從溶液中吸附氰化銀時，每克樹脂的最大的交換容量可達(dá)0.15克。報告顯示，用2N的硫代硫酸鉀當(dāng)作沖洗液，可回收100%的銀。但是并沒有說明硫代硫酸鉀的需要量為多少。在回收銀上建議使用的弱鹼性樹脂是IRA-68，一種凝膠型壓克力樹脂。首先通過4%硫酸將樹脂取代為亞硫酸型態(tài)，待流出樹脂流液的pH值等于流入樹脂流液的pH值時結(jié)束。樹脂床隨后潤濕以去除多余的酸，然后將含銀廢水通過樹脂床，當(dāng)樹脂管開始泄漏出銀時，停止進流，然后用硫代硫酸鉀沖出銀。
近年來的一些研究，Eastman Kodak Company 的Dr. Howard W. Chou.使用IRA-68和IRA-400來去除ECP-2水洗水制程中的銀，Dr. Chou使用逆向再生，這可得到較好的再生效果，并消除當(dāng)樹脂管恢復(fù)采水時較早的離子泄漏。Dr. Chou用了數(shù)種巨大網(wǎng)狀和凝膠型樹脂─Type I強鹼、Type II強鹼和弱鹼。在他的研究中發(fā)現(xiàn)只有IRA-400和IRA-68在三個再生周期后有可接受的交換容量。 IRA-400和IRA-68對銀的貫穿曲線研究是用大約15%的銀溶液進行。比較顯示出IRA-68比IRA-400有較低的銀交換容量。使用IRA-400時，當(dāng)陡峭的貫穿曲線發(fā)生時，已經(jīng)通過了2700床體積的廢水，而流出液的銀厚度仍維持在500ppb以下。在IRA-68的情況下，當(dāng)貫穿曲線發(fā)生時，通過了1700床體積的廢水(圖2)。用30%的硫代硫酸銨再生樹脂，6倍床體積的再生劑就能從IRA-68沖洗出90%的銀；然而，相同的再生劑量只能從IRA-400沖洗出60%的銀(圖3)。在接下去的周期，當(dāng)用30%的硫代硫酸銨再生樹脂時，IRA-400對銀的交換容量從50g/l降到20g/l。為了恢復(fù)樹脂的交換性能，在第3個周期時，再加入5%硫酸，使得交換容量變成45g/l(圖4)。IRA-68經(jīng)過8個周期后，當(dāng)只用30%的硫代硫酸銨再生樹脂時，平均交換容量為27g/l(圖5)。假如硫代硫酸銨中的銀用電解回收時，硫代硫酸銨溶液可以重復(fù)使用而不減活性。 Dr. Chou也發(fā)現(xiàn)，用ECP-2水洗水通過IRA-400時，可以用10倍床體積5%的硫酸再生。在這情況下，再生發(fā)生但是卻沒有將銀從樹脂除去。相反的，酸溶液將硫代硫酸銀離子分解為硫化銀，并且取代亞硫酸型態(tài)的離子交換位置。雖然銀仍留在樹脂內(nèi)，樹脂仍然重復(fù)使用了6次，并且發(fā)現(xiàn)只有減少少量的交換容量。在6個周期之后，樹脂共吸收了160g/l的銀。之后焚燒樹脂以回收銀。當(dāng)回收銀的價值超過制程的費用時，這個回收技術(shù)是很吸引人的。
