论文部分内容阅读
铜的电解精炼过程中,铁含量较高会导致溶剂萃取出现严重的界面乳化问题、影响电沉积的电流效率、最后影响铜的品质。因此,为了不影响后续的萃取、电积工艺效率和铜品质,有必要降低铁的含量将铁除尽。铁离子的除去主要有黄钾铁矾法[1]、针铁矿法[2]、赤铁矿法[3]、磷酸盐法[4]、中和水解法[5]、吸附法[6]等,工业上广泛应用的除铁方法是中和水解法,其条件温和、操作原理简单,但常加入大量的碱导致产生不必要的盐使其成本较高、工艺复杂、引入新的杂质。利用吸附法纯化浸出液是一种成本低、工艺简单、高效、环保的方法。磁性吸附剂凭借其可连续自动化操作、去除效率高、可再生等优势被广泛应用于金属离子的纯化。传统的磁性吸附剂存在耐酸性差等缺点、难以直接用于酸性铜电解液的纯化。因此,寻求耐酸性强、选择性高吸附性能好、容易再生的磁性吸附剂,显得尤为重要。本论文研究工作在于以铜电积液中除铁纯化为模型,开发一种在耐酸性包覆层上嫁接羟基吡啶酮基团的磁性吸附剂,它能够在酸性的高浓度铜溶液中选择性吸附去除铁离子。具体工作内容如下:1)羟基吡啶酮型耐强酸磁性吸附剂的制备及表征:在本课题组之前研究的基础上,将共沉淀法制备的Fe3O4纳米粒子、用溶胶凝胶法耦合疏水层进行耐酸层包覆,然后将氧化硅包覆的耐酸性磁性粒子嫁接带有氨基的的基团偶联剂3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES),最后在其氨基上修饰功能基团1-羟基-2-(1H)-吡啶酮-6-羧酸。制备得到了一种能够在酸性条件下从高浓度Cu2+溶液中选择性吸附Fe3+的羟基吡啶酮型耐强酸磁性吸附剂,并借助元素分析(EA)、红外光谱分析(FTIR)、比表面积及孔结构测定(PSD)、透射电子显微镜(TEM)、磁性能分析(VSM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对制备的磁性吸附剂结构以及耐酸性进行了表征。2)羟基吡啶酮型耐强酸磁性吸附剂的吸附性能:在模拟溶液即含铁的单组分溶液和高浓度铜与低浓度铁的双组分溶液中,对上述吸附剂进行吸附试验,表征了其吸附行为的物理化学性质:通过单组份静态吸附实验分析吸附剂在pH值、初始浓度和温度等不同条件下的吸附效果,通过单组份动态吸附实验分析停留时间对吸附剂的吸附量的影响,同时研究了不同铜铁浓度比的静态吸附实验和高浓度铜铁比条件下的动态吸附实验,分析两种金属离子之间的相互作用行为。3)吸附剂用较弱酸洗脱剂再生循环利用吸附剂:一般地、在酸性条件下强力吸附铁的吸附剂,需要高达6M盐酸更强的酸才能洗脱再生循环利用,这样再生洗脱过程对设备要求苛刻。本研究利用配位化学基本原理、尝试采用含1 M HC1和1 M H3PO4的洗脱液对上述吸附了铁的吸附剂进行洗脱再生,再生效果良好。