用离子交换法从低浓度硫酸镍溶液中回收镍

用离子交换法从低浓度硫酸镍溶液中回收镍

侯新刚1,2,潘 佼1,王玉棉2,张 琰2

(1.兰州理工大学材料科学与工程学院,甘肃兰州 730050;2.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室,甘肃兰州 730050)

摘要:采用离子交换法对低浓度硫酸镍溶液进行吸附实验,研究影响镍离子回收率的因素,确定最佳工艺条件.结果表明:室温下,p H值对树脂吸附效果影响不大,在反应时间60m i n,搅拌速度200r/m i n的条件下,镍的回收率能达到90%以上.动力学研究表明,吸附速率主要受液膜扩散控制,吸附等温线遵循F r e u n d l i c h曲线.红外光谱分析表明,树脂功能基中氧原子与N i2+形成配位键.

关键词:离子交换;镍;动力学;吸附

中图分类号:T F81 文献标识码:A

N i c k e l r e c o v e r y f r o ml o w-c o n c e n t r a t i o n s o l u t i o no f n i c k e l

s u l p h a t ew i t h i o n e x c h a n g em e t h o d

H O U X i n-g a n g1,2,P A NJ i a o1,WA N G Y u-m i a n2,Z H A N G Y a n2

(1.C o l l e g e o fM a t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,L a n z h o uU n i v.o fT e c h.,L a n z h o u 730050,C h i n a;2.K e y L a b o r a t o r y o fG a n s uA d v a n c e d N o n f e r r o u sM e t a lM a t e r i a l s,L a n z h o uU n i v.o fT e c h.,L a n z h o u 730050,C h i n a)

A b s t r a c t:T h ea d s o r p t i o no f l o w-c o n c e n t r a t i o ns o l u t i o no fn i c k e l s u l f a t e w a st e s t e d w i t hi o ne x c h a n g e m e t h o d.T h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s o n t h e r e c o v e r y r a t e o f n i c k e l i o n sw e r e i n v e s t i g a t e d t o d e t e r m i n e t h e o p t i-m u m p r o c e s s c o n d i t i o n s.T h e r e s u l t s r e v e a l e d t h a t t h e i n f l u e n c e o f p Hv a l u e o n r e s i na d s o r p t i o na t r o o m-t e m p e r a t u r ew a s i n s i g n i f i c a n t.T h e r e c o v e r y r a t eo fn i c k e lw o u l de x c e e d90%i f s t i r r i n g s p e e dw a su p t o 200r/m i na n d r e a c t e d f o r60m i n u t e s.T h e s t u d y o f r e a c t i o nk i n e t i c s s h o w e d t h a t t h e a d s o r p t i o n r a t ew a s m a i n l y c o n t r o l l e db y l i q u i d f i l md i f f u s i o na n d t h e a d s o r p t i o n i s o t h e r m s f o l l o w e dw e l l t h eF r e u n d l i c he q u a-t i o n s.T h e i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y s h o w e d t h a tw i t h i n t h e r e s i n f u n c t i o n a l g r o u p,o x y g e n a t o m s f o r m e d a c o-o r d i n a t i o nb o n dw i t hn i c k e l i o n s.

K e y w o r d s:i o ne x c h a n g e;n i c k e l;k i n e t i c s;a d s o r p t i o n

镍是重要的战略储备金属之一,广泛应用于航空㊁化工及电子等方面[1-2].随着全球工业化及高新技术的不断发展,镍在现代工业的需求量不断提高,在冶金领域中具有难以估量的发展潜力.我国镍储量不多,因此综合回收各种含镍废料具有十分重要的意义.

在镍生产以及镍电镀过程中会产生大量的低浓度硫酸镍溶液,一般含N i2+为1~10g/L,而且废水排放量大,如果不加以回收而直接排放,不仅会造成资源的浪费,更会污染环境.湿法冶金中常用离子交换法从水溶液中提取有价金属[3-5],近年来,随着离子交换技术的不断发展,尤其是交换速度快㊁交换容 收稿日期:2010-05-13

作者简介:侯新刚(1958-),男,甘肃兰州人,教授.

量高㊁机械强度大和化学稳定性好的大孔离子交换树脂的广泛应用,离子交换树脂在废水处理领域的应用范围不断扩大,越来越显示出它的优越性,因而被广泛应用于处理工业废水.国内外对离子交换技术的研究始于20世纪末期,并且工业上也有采用,

但规模一般较小,他们多将离子交换法作为电镀废水处理的辅助手段而不是作为主要手段使用.随着离子交换树脂技术的不断进步,离子交换法作为镀镍漂洗水 零排放”的手段一度引起学术界的兴趣.

1 试验部分

1.1 主要实验仪器及试剂

主要实验仪器有:J P-303极谱分析仪(由成都仪器厂生产);T H Z-82恒温振荡器(由国华企业生

第36卷第5期

2010年10月兰 州 理 工 大 学 学 报

J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y o fT e c h n o l o g y V o l.36N o.5 O c t.2010