D314樹脂吸附鉬的試驗研究

D314樹脂吸附鉬的試驗研究

趙恒勤;寧陽坤;王威;張博;劉紅召;任保增

【摘 要】采用D314樹脂從鉬精礦焙燒淋洗液中回收鉬,探討了D314樹脂加入量、

吸附溫度、溶液pH值等因素對吸附過程的影響.結果表明,在 pH=4時,吸附容量最

佳;鉬吸附為吸熱過程,提高吸附溫度,有利于鉬的吸附;鉬的動態吸附和動態解吸均采

用20 mL/h流速,鉬吸附率為96.63%,解吸率為98.81%.紅外測試結果表明,10%的

氨水溶液可以有效解吸負載樹脂上的鉬.%An experiment was conducted on

the recovery of molybdenum from eluent after the roasting of

molybdenum concentrate by D314 resin, and effects of D314 resin dosage,

adsorption temperature, pH value of solution on the process of adsorption

were explored. It is found that an optimal adsorption capacity can be

reached with pH at 4,and the adsorption of molybdenum is an

endothermic process. An incread adsorption temperature benefits the

adsorption of molybdenum. Both dynamic adsorption and desorption of

molybdenum with the flowing rate of 20 mL/h can result in molybdenum

adsorption rate at 96.63%and desorption rate at 98.81%.An infrared

testing indicates that the molybdenum on the load resin can be effectively

desorbed by 10% ammonia solution.

【期刊名稱】《礦冶工程》

【年(卷),期】2018(038)001

【總頁數】4頁(P81-83,87)

【關鍵詞】吸附;離子交換樹脂;鉬;解吸;樹脂;D314

【作 者】趙恒勤;寧陽坤;王威;張博;劉紅召;任保增

【作者單位】中國地質科學院 鄭州礦產綜合利用研究所,河南鄭州450006;河南省

黃金資源綜合利用重點實驗室,河南鄭州450006;中國地質科學院 鄭州礦產綜合利

用研究所,河南鄭州450006;河南省黃金資源綜合利用重點實驗室,河南鄭州

450006;鄭州大學化工與能源學院,河南 鄭州450001;中國地質科學院 鄭州礦產綜

合利用研究所,河南鄭州450006;河南省黃金資源綜合利用重點實驗室,河南鄭州

450006;中國地質科學院 鄭州礦產綜合利用研究所,河南鄭州450006;河南省黃金

資源綜合利用重點實驗室,河南鄭州450006;中國地質科學院 鄭州礦產綜合利用研

究所,河南鄭州450006;河南省黃金資源綜合利用重點實驗室,河南鄭州450006;鄭

州大學化工與能源學院,河南 鄭州450001

【正文語種】中 文

【中圖分類】TF111

鉬具有硬度高、熔點高、強度大、導電性和耐磨性好等優點，廣泛應用于化工、冶

金、石油、國防、核工業、航空航天、機械、電子等諸多領域［1－4］。 我國有

豐富的鉬資源，現今世界上已發現鉬礦資源共5千萬噸，我國約占30%，居世界

第2位，我國鉬礦床分布廣，類型齊全［5－7］。由于近幾年來對鉬礦的大量開

采，鉬作為戰略儲備資源存在回收再利用的問題。我國目前對鉬的回收處于發展階

段，現階段回收淋洗液中鉬的方法主要有離子交換法、萃取法，其中離子交換法回

收鉬具有工藝簡單、不危害人體和環境友好等優點。為了有效回收某鉬冶煉廠淋洗

液中的鉬，根據淋洗液中的主要離子成分和濃度，研究D314樹脂加入量、溫度、

濃度、pH值對鉬吸附性能的影響，同時研究了鉬的動態吸附和解吸，為淋洗液中

鉬的分離回收提供參考。

1 試 驗

1.1 樹脂分離鉬原理

在解吸過程中，當鉬的陰離子形態與樹脂的親和力小于洗脫液中陰離子與樹脂的親

和力時，發生鉬解吸反應［4］。鉬離子在不同pH值下的存在狀態不同，如表1

所示。鉬吸附解吸的主要反應［8－10］可表示為：

表1 不同pH值下鉬價態pH值 存在形式≤1.8 MoO22＋1.8～2.5 H6Mo7O24

2.5～4.0 Mo7O246－4.0～4.5 Mo8O264－4.5～6.0 Mo6O204－6.0～6.5

Mo2O72－≥6.5 MoO42－

1.2 試驗原料和儀器

主要原料：D314樹脂，某鉬冶煉廠淋洗液，純水。主要儀器：DF－101S集熱恒

溫加熱磁力攪拌器，DW－1型多功能電動攪拌器，101－3AB型電熱鼓風干燥箱，

SevenEasy PH計，AL204電子分析天平，BT100D恒流泵，BSZ－40自動部分

收集器。

因原料中淋洗液成分復雜，酸性太強，采用選擇性沉降劑中和淋洗液，去除雜質離

子，表2為處理后的淋洗液成分。

表 2 淋洗液成分／（mg·L－1）Mo S Cl F Ca Fe Mg 656 39.70 508 12.18 36

522 123

1.3 試驗方法

1.3.1 樹脂預處理

將D314樹脂用5%NaOH（用量約為樹脂體積的3～5倍）溶液浸泡24 h，浸泡

過程不斷攪動；用純水洗至中性，然后將樹脂用5%HCl（用量約為樹脂體積的

3～5倍）浸泡24 h，浸泡過程不斷攪動；用純水洗至中性，然后樹脂用

5%NaOH浸泡6 h（用量約為樹脂體積的3～5倍），用純水洗至中性，再用

5%HCl浸泡6 h（用量約為樹脂體積的3～5倍）；用純水反復清洗樹脂至中性。

1.3.2 鉬的吸附研究

取300 mL含鉬溶液于400 mL錐形瓶中，加入轉子，攪拌速度300 r／min、時

間300 min，改變水浴溫度、樹脂量、pH值、鉬濃度、陰離子種類進行吸附試驗

研究。分析吸附后液中的鉬含量，計算不同條件下鉬的吸附率。

1.4 鉬的分析測試方法

廢酸、吸附后液、解吸液中鉬含量由ICP?AES分析測試，鉬吸附前后樹脂官能團

由紅外光譜儀分析測試。

2 試驗結果與討論

2.1 靜態吸附試驗

2.1.1 樹脂加入量對鉬吸附率的影響

取選擇性沉降劑中和后鉬含量同為0.656 g／L的淋洗液，調節pH＝4～7，置于

400 mL錐形瓶中，攪拌速度300 r／min，水浴溫度同為18℃，加入不同量預處

理好的D314樹脂，取吸附時間為300 min的吸附后液，分析溶液中的鉬含量，

結果如圖1所示。

圖1 樹脂加入量對鉬吸附率的影響

鉬的吸附率隨樹脂加入量增加不斷增大，樹脂加入量超過1.5 mL后吸附率變化趨

于平緩。當體系中D314樹脂加入量由0.5 mL增加到1.5 mL時，淋洗液中鉬吸

附率由43.80%增至64.98%。D314樹脂加入量增加至2 mL，鉬吸附率為

65.20%。本試驗選擇樹脂加入量為2 mL。

2.1.2 pH 值對鉬吸附率的影響

D314樹脂加入量為2 mL，其它條件不變，加入不同量的H2SO4和NaOH溶液，

調節鉬吸附溶液的pH值，pH值對鉬吸附率的影響如圖2所示。

圖2 pH值對鉬吸附率的影響

由圖2可知，pH＝0～4時，隨pH值增大，鉬吸附率迅速變大；pH＝4～7時，

鉬吸附率有所下降，下降幅度不大；pH＞7后，隨pH值變大，鉬吸附率迅速減

小。當體系中pH值由0.12變化到4，鉬吸附率由19.5%變化到55.21%；pH值

由4變化到7，鉬吸附率由55.21%變化到 50.16%；增大 pH 值至8.91，鉬吸附

率變化到33.14%。淋洗液中的鉬以MoO42－的陰離子形態存在，鉬在不同pH

值條件下的價態不同，故研究范圍選取pH＝4～7，此區間內鉬價態較穩定。

2.1.3 溫度對鉬吸附率的影響

調節溶液pH＝4～7，其他條件不變，不同溫度與吸附時間下D314樹脂對鉬吸附

率的影響如圖3所示。

由圖3可知，在不同溫度下，溶液中鉬吸附率均隨吸附時間增大而提高；在相同

時間內，溫度越高，鉬吸附率越大。吸附時間在300 min時，18℃時鉬吸附率為

77.47%，60 ℃時鉬吸附率為99.91%。

鉬的吸附是吸熱反應，溫度升高，加速了離子交換樹脂對鉬的吸附，實際生產過程

中可根據成本確定最佳吸附溫度。

2.2 動態試驗研究

2.2.1 動態吸附鉬

取20 mL D314樹脂，采用20 mL／h流速，常溫條件下動態吸附，吸附后液的

濃度變化如圖4所示。

圖4 動態吸附淋洗液的鉬濃度

從圖4可以看出，40 BV之前，流出液中鉬濃度較低，40 BV 時，流出液濃度為

20.71 mg／L；40～95 BV 之間，流出液濃度由20.71 mg／L 變化為616 mg／

L，到95 BV基本達到飽和。若選取吸附后液體積90 BV處為樹脂動態吸附飽和

點，此時鉬濃度為656 mg／L，鉬吸附率達到 96.69%。

2.2.2 動態解吸鉬

常溫條件下將動態吸附飽和后的樹脂采用10%的氨水20 mL／h流速動態解吸，

解吸液中鉬濃度變化如圖5所示。

由圖5可以看出，解吸后液中鉬濃度由0.275 BV時的 2.118 g／L 變化為 1 BV

時的 36.519 g／L，隨著 10%氨水通入量繼續增大，解吸液中鉬濃度減小至

0.563 g／L后趨于平穩，鉬解吸率達到98.31%。

2.2.3 吸附前后樹脂的紅外光譜

分別將空白樹脂、鉬酸銨飽和樹脂、解吸附后樹脂烘干、磨碎，進行紅外光譜分析，

結果如圖6所示。

比對空白樹脂、鉬酸銨飽和樹脂官能團的變化，在波長1 000 cm－1附近出現鉬

的特征峰，說明鉬吸附在樹脂上；比對鉬酸銨飽和樹脂和解吸附后樹脂，在波長

983 cm－1附近出現的特征峰消失了；比對空白樹脂和解吸附后樹脂官能團的變

化，解吸附后樹脂與空白樹脂的光譜形狀相似，說明樹脂上吸附的鉬已經從D314

樹脂上洗脫下來。根據對原樹脂、鉬酸銨飽和樹脂、解吸后樹脂的紅外測試結果分

析，D314樹脂吸附鉬的效果比較好。

3 結 論

1）D314樹脂吸附鉬屬于吸熱過程，溫度升高，鉬吸附率增大。

2）鉬動態吸附采用20 mL／h流速，控制pH值為4.0左右；動態解吸采用20

mL／h流速，采用10%氨水解吸鉬。

3）用D314樹脂回收淋洗液中的鉬，鉬動態吸附率達到96.63%，其解吸率達到

98.31%。

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