專利名稱：從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，涉及一種金屬鎳生產(chǎn)過程中，鎳電解液的除雜方法。
背景技術(shù)：
目前，鎳電解液除去微量雜質(zhì)鉛、鋅的方法，多采用化學(xué)沉淀法處理。采用化學(xué)沉淀法會(huì)造成大量的金屬損失，操作繁雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)生有害氣體。
離子交換樹脂是以合成高分子材料為骨架，然后采用各種有機(jī)合成方法接上多種不同的交換基團(tuán)，利用離子交換樹脂的交換基團(tuán)，吸附、交換、螯合離子，然后采用洗脫劑將吸附、交換、螯合上去的離子洗脫下來，從而達(dá)到分離、提純的目的。
近年來，國外已發(fā)展了多種多孔樹脂，比普通離子交換樹脂(凝膠型)具有大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度好、比表面大等優(yōu)點(diǎn)。我國對(duì)于離子交換樹脂的研制工作近年來也有了很大發(fā)展。
目前，離子交換樹脂主要應(yīng)用于鍋爐用水的軟化、工業(yè)廢水的處理、電子工業(yè)高純水、超高純水的制備、原子能工業(yè)中提鈾和放射性廢水處理以及提取、分離、濃縮、凈化等行業(yè)。
離子交換樹脂密實(shí)移動(dòng)床技術(shù)，開始是用于水處理及化學(xué)工業(yè)，以后成功地用于從很稀的鈾礦浸出液中吸附鈾。國外在工業(yè)上獲得成功應(yīng)用的密實(shí)移動(dòng)床設(shè)備，主要為希金斯環(huán)和日本的阿沙希移動(dòng)床離子交換設(shè)備。前者溶液下行樹脂上行，而后者溶液上行樹脂下行。它們的共同點(diǎn)是樹脂床層以密實(shí)狀態(tài)在設(shè)備中作類似于活塞式的移動(dòng)，進(jìn)料液在樹脂床層的空隙內(nèi)與樹脂是逆向流動(dòng)，兩相的軸向返混都很輕微，使設(shè)備接近于理想的逆流操作，故其傳質(zhì)效率很高，能適應(yīng)要求傳質(zhì)單元數(shù)多的操作。
采用離子交換樹脂能分離、提純、凈化或選擇地吸附多種金屬，由于一些金屬往往是低品位的或多金屬伴生的，采用離子交換除去微量雜質(zhì)的凈化過程，比化學(xué)沉淀法或其它方法更有優(yōu)越性。目前，采用離子交換樹脂能分離、提純、凈化或選擇地吸附多種金屬的過程均采用固定床串柱作業(yè)方式，吸附與解吸在同一設(shè)備中完成，每次解析樹脂量大，解析作業(yè)周期長，系統(tǒng)的閥門多，控制嚴(yán)格，工程操作水平難度大，推廣困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足，提供一種能有效減少金屬損失、操作簡單、勞動(dòng)強(qiáng)度小、無有害氣體產(chǎn)生、解析作業(yè)周期短、工程操作難度小的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其過程是采用分子結(jié)構(gòu)為(R3N)+OH-的帶有伯胺基團(tuán)的弱堿性陰離子交換樹脂為交換樹脂吸附溶液中的鉛鋅離子而凈化的。
本發(fā)明的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其離子交換過程采用樹脂密實(shí)移動(dòng)床方式，吸附在密實(shí)移動(dòng)床中完成，洗脫、再生在流化床中進(jìn)行。
本發(fā)明的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于所述的離子交換樹脂吸附溶液中的鉛鋅離子[PbCl4]2-和(ZnCl42-)離子。
本發(fā)明的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其離子交換過程中樹脂吸附達(dá)到飽和后，是用水洗脫樹脂，轉(zhuǎn)變?yōu)镻b2+、Zn2-被解析洗脫而除雜。
本發(fā)明的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其離子交換過程中樹脂吸附達(dá)到飽和用水洗脫樹脂Pb2+、Zn2-后，再用HCl再生。
本發(fā)明的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其過程是采用分子結(jié)構(gòu)為(R3N)+OH-的帶有伯胺基團(tuán)的弱堿性陰離子交換樹脂為D363和D318樹脂。
本發(fā)明的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的過程，由于陰離子交換樹脂性能只能交換或吸附溶液中的陰離子，而鎳電解液中Ni2+、Co2+、Cu2+或Cu+、Pb2+、Zn2+、Fe2+等金屬呈陽離子形態(tài)存在。但是，當(dāng)溶液中Cl-含量較高時(shí)(一般Cl-大于50g/l)，Cu2+、Pb2+、Zn2+、Fe2+等金屬離子能生成絡(luò)陰離子[MeCl4]2-，這種絡(luò)合陰離子轉(zhuǎn)型后和樹脂上的陰離子發(fā)生交換反應(yīng)，吸附在樹脂上，而Ni2+在Cl-濃度為0.1-12N的范圍內(nèi)不形成絡(luò)合陰離子，呈陽離子狀態(tài)，不被樹脂吸附，鈷要在8.5-9N的鹽酸溶液中才形成最大量的能被樹脂吸附呈[CoCl4]2-絡(luò)合陰離子。
其交換吸附過程如下(1)樹脂吸附過程反應(yīng) 2-+2R3HNCl＝(R3HN)2PbCl4+2Cl2-(2)樹脂解析過程反應(yīng)(R3HN)2PbCl4+2H2O＝2R3N+H2PbCl4+2OH-H2PbCl4＝PbCl2+2HCl即當(dāng)樹脂吸附[PbCl4]2-達(dá)到飽和后，可用自來水洗脫樹脂，因水中(Cl-)較少，所以Pb又從[PbCl4]2-轉(zhuǎn)變?yōu)镻b2+被解析洗脫下來，從而達(dá)到除雜的目的。
(3)樹脂再生反應(yīng)是R3N+HCl＝R3HNCl密實(shí)移動(dòng)床——流化床離子交換除鋅所用樹脂是帶有季胺基團(tuán)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂(目前除鋅樹脂為D201)，其分子結(jié)構(gòu)可用(R4N)+OH-表示。
其交換吸附過程如下(1)脂吸附過程反應(yīng)[ZnCl4]2-+R4NCl＝(R4N)2ZnCl4+2Cl2-(2)樹脂解析過程反應(yīng)(R4N)2ZnCl4+2H2O＝2R4NOH+H2ZnCl4H2ZnCl4＝ZnCl2+2HCl即當(dāng)樹脂吸附[ZnCl4]2-達(dá)到飽和后經(jīng)水洗脫，就可破壞(ZnCl42-)存在的條件，從而達(dá)到除雜的目的。
(3)樹脂再生反應(yīng)是R4NOH+HCl＝R4NCl+H2O本發(fā)明的方法，采用吸附、洗脫、再生交替運(yùn)行的作業(yè)方式，吸附在密實(shí)移動(dòng)床中完成，洗脫、再生在流化床中進(jìn)行，這種密實(shí)移動(dòng)床——流化床具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，樹脂磨損少，實(shí)現(xiàn)樹脂流動(dòng)，加快樹脂與微量元素交換同時(shí)易于洗脫的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法。
具體實(shí)施例方式
從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，采用分子結(jié)構(gòu)為(R3N)+OH-的帶有伯胺基團(tuán)的弱堿性陰離子交換樹脂為交換樹脂吸附溶液中的鉛鋅離子而凈化的。其離子交換過程采用樹脂密實(shí)移動(dòng)床方式，吸附在密實(shí)移動(dòng)床中完成，洗脫、再生在流化床中進(jìn)行。離子交換樹脂吸附溶液中的鉛鋅離子是[PbCl4]2-和(ZnCl42-)離子。離子交換過程中樹脂吸附達(dá)到飽和后，是用水洗脫樹脂，轉(zhuǎn)變?yōu)镻b2+、Zn2-被解析洗脫而除雜，用水洗脫樹脂Pb2+、Zn2-后，再用HCl再生。
實(shí)施例選取含鉛、鋅雜質(zhì)的鎳體系溶液，采用密實(shí)移動(dòng)床——流化床離子交換方式；密實(shí)移動(dòng)床Φ1600×12500mm流化床Φ1100×5630mm將處理好的帶有伯胺基團(tuán)的弱堿性陰離子交換樹脂為D363和D318樹脂放入密實(shí)移動(dòng)床中，需處理的溶液從密實(shí)移動(dòng)床的底部進(jìn)入，上行連續(xù)吸附，溶液中的鉛、鋅將吸附在樹脂上，除鉛、鋅后液從頂部流出。溶液流量60m3/h；樹脂排出體積1.5m3/次；吸附后液Pb＜0.001g/l、Zn＜0.0003g/l；飽和后的樹脂放入流化床中，首先用1.5mol/L HCl溶液進(jìn)行頂洗，然后用自來水進(jìn)行解析，樹脂在流化床中形成流態(tài)化作業(yè)。解析后的樹脂在流化床中用2mol/L HCl進(jìn)行再生，再生后的樹脂將放入密實(shí)移動(dòng)床繼續(xù)使用。
權(quán)利要求
1.從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其過程是采用分子結(jié)構(gòu)為(R3N)+OH-的帶有伯胺基團(tuán)的弱堿性陰離子交換樹脂為交換樹脂吸附溶液中的鉛鋅離子而凈化的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其離子交換過程采用樹脂密實(shí)移動(dòng)床方式，吸附在密實(shí)移動(dòng)床中完成，洗脫、再生在流化床中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于所述的離子交換樹脂吸附溶液中的鉛鋅離子[PbCl4]2-和(ZnCl42-)離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其離子交換過程中樹脂吸附達(dá)到飽和后，是用水洗脫樹脂，轉(zhuǎn)變?yōu)镻b2+、Zn2-被解析洗脫而除雜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其離子交換過程中樹脂吸附達(dá)到飽和用水洗脫樹脂Pb2+、Zn2-后，再用HCl再生。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，其特征在于其過程是采用分子結(jié)構(gòu)為(R3N)+OH-的帶有伯胺基團(tuán)的弱堿性陰離子交換樹脂為D363或D318樹脂。
全文摘要
從鎳溶液中除去鉛鋅雜質(zhì)的方法，涉及一種金屬鎳生產(chǎn)過程中，鎳電解液的除雜方法。其特征在于其過程是采用分子結(jié)構(gòu)為(R
文檔編號(hào)B01J20/26GK101050487SQ20061015630
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者李娟 , 鄧濤, 李吉忠, 馬靖霞, 劉冬莉, 譚金盈 申請(qǐng)人:金川集團(tuán)有限公司