鉬酸銨廢水中鉬的吸附樹脂選擇及影響因素分析

徐芳苓++田建榮??

摘要：以鉬酸銨廢水為研究對(duì)象，從多種離子交換樹脂中選擇吸附效果較好的樹脂，并在不同pH值、溫度、接觸時(shí)間條件下，分析吸附影響因素對(duì)吸附的影響，從而得到較好的樹脂吸附參數(shù)，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：鉬；廢水；樹脂；影響因素

中圖分類號(hào)：TB文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.29.091

鉬作為一種寶貴的稀有金屬，因其優(yōu)越的耐高溫、耐腐蝕等性能被廣泛的應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對(duì)鉬產(chǎn)品的需求量日益提高。國(guó)內(nèi)鉬酸銨生產(chǎn)通常采用濕法冶金進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)過程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，其量大約為4m3廢水/噸產(chǎn)品，鉬含量通常為0.5-2.0g/l，含有較多的鉬金屬。對(duì)于鉬酸銨廢水中鉬的回收利用常采用化學(xué)沉淀法、萃取法、離子交換樹脂吸附法等。在回收利用過程中對(duì)雜質(zhì)的含量要求較高，因此，符合工業(yè)生產(chǎn)要求的離子交換樹脂吸附法成為應(yīng)用最為廣泛的鉬回收辦法。在離子交換樹脂吸附應(yīng)用過程中，開發(fā)和應(yīng)用的樹脂種類較多，有陽離子交換樹脂，陰離子交換樹脂，鰲合型樹脂等，這些樹脂均能吸附廢水中的鉬，并能達(dá)到較好的回收效果。

本文以鉬酸銨生產(chǎn)廢水為研究對(duì)象，收集多種離子交換樹脂，進(jìn)行鉬酸銨廢水鉬吸附回收試驗(yàn)，并進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用。

1試驗(yàn)部分

1.1試劑與設(shè)備

玻璃離子交換柱（Ф16mm×300mm）、量筒、燒杯；

硝酸（分析純）、氨水（分析純）、氫氧化鈉（試劑）；

離子交換樹脂：D314、LS-9000、LS-9000C、SH-819、354樹脂（樹脂粒度20-50目，使用前經(jīng)純水、硝酸、氨水或堿液轉(zhuǎn)型預(yù)處理）；

含鉬廢水：鉬酸銨生產(chǎn)廢水；

全差式分光光度計(jì)。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1實(shí)驗(yàn)原理

在酸性條件下，鉬以多鉬酸根形式存在于廢水中，主要有：Mo2O72-、Mo4O132-、Mo7O246-、Mo8O264-，在離子交換過程中，多鉬酸根被樹脂吸附。

MoxOya- + R-M→MoxOy-R +M a-（1）

1.2.2實(shí)驗(yàn)方法

取一定量預(yù)處理好的離子交換樹脂裝入交換柱中，按圖連接好裝置后，調(diào)整液體流速，進(jìn)行離子交換實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)過柱液鉬含量進(jìn)行分段檢測(cè)分析，判斷樹脂對(duì)鉬的吸附效果。

2結(jié)果與討論

2.1離子交換樹脂的選擇

不同樹脂進(jìn)行離子交換實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。

在離子交換樹脂的選擇上，首先考慮樹脂的吸附選擇性，選擇行較好，則可以較好的從廢水中吸附出鉬。從表1 結(jié)果可以看出，不用樹脂對(duì)鉬酸銨廢水中鉬的吸附選擇性能力不同，其吸附效果依次是：LS-9000、D314-1、D314-2、SH-819、354、LS-9000C，其中LS-9000樹脂對(duì)鉬酸銨廢水中鉬具有較好的吸附性能，因此，實(shí)驗(yàn)選用LS-9000陰離子樹脂進(jìn)行鉬的吸附實(shí)驗(yàn)。

2.2LS-9000陰離子交換樹脂吸附鉬酸銨廢水中的Mo

通過調(diào)節(jié)鉬酸銨廢水pH值、接觸時(shí)間、吸附溫度等條件，分析各工作條件對(duì)離子交換過程的影響。

2.2.1pH值對(duì)樹脂吸附性能的影響

在鉬酸銨廢水中加入硝酸或氨水，調(diào)節(jié)廢水pH值，分別調(diào)節(jié)pH值為1、2、3、4，進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。

圖1不同pH值條件下，LS-9000樹脂吸附鉬過柱曲線圖

從圖1可以看出，在pH值為1時(shí)，過柱液中鉬含量顯著降低，但是不能全部吸附，原因是，在強(qiáng)酸性條件下，廢水中鉬逐漸轉(zhuǎn)化為鉬酸微顆粒，在交換過程中不能被離子交換樹脂吸附，并在靜置過程中形成沉淀附著于容器內(nèi)壁。而在pH值大于3時(shí)，溶液中鐵離子快速變?yōu)镕e3+離子，影響樹脂的吸附性能，導(dǎo)致過柱液鉬含量逐漸升高。在pH值為2時(shí)，LS-9000樹脂可以較好的吸附廢水中的鉬，其吸附曲線平穩(wěn)，在第9個(gè)點(diǎn)樣時(shí)，過柱液鉬含量稍有升高達(dá)到0.05g/l。

2.2.2接觸時(shí)間對(duì)吸附性能的影響

實(shí)驗(yàn)采用鉬酸銨生產(chǎn)廢水，廢水鉬含量為2.05g/l，在室溫25℃、pH值為2、穿透點(diǎn)為0.2g/l條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

從表3 可以看出，接觸時(shí)間越長(zhǎng)，樹脂吸附性能越好。分析原因?yàn)椋航佑|時(shí)間越長(zhǎng)，則廢水中含鉬基團(tuán)與樹脂官能團(tuán)接觸時(shí)間越長(zhǎng)，可以較為完全的利用樹脂減緩官能團(tuán)，使得交換反應(yīng)越充分。根據(jù)吸附效率，可以采用60-90min作為吸附接觸時(shí)間，并以此調(diào)節(jié)廢水流速。

2.2.3溫度對(duì)吸附性能的影響

在實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下，加熱鉬酸銨廢水，分別控制溫度為25℃、35℃、45℃、55℃，進(jìn)行樹脂吸附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。

圖2不同溫度樹脂吸附過柱曲線

從過柱曲線可以看出，隨著廢水溫度的升高，過柱液鉬含量升高，當(dāng)溫度超過35℃，過柱液中鉬含量明顯高于常溫吸附過柱液鉬含量，并在較小過柱體積下達(dá)到穿透點(diǎn)。

2.3LS-9000樹脂的解析

本實(shí)驗(yàn)用稀氨水作為L(zhǎng)S-9000樹脂的解析劑，解析前先用2倍樹脂體積純水洗滌離子交換樹脂，將殘留鉬酸銨廢水沖洗干凈，然后用稀氨水進(jìn)行離子交換柱的解析。解析時(shí)，每150ml解析液后取30ml進(jìn)行送樣。

從表3可以看出，稀氨水可以較好的析出樹脂上吸附的鉬，洗脫時(shí)鉬主要存在于前期解析液中。因此，利用稀氨水解析能夠?qū)f集中在較小體積范圍的解析液中，這樣更有利于工藝應(yīng)用過程。

實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行解析液的循環(huán)使用，以此提高解析液鉬含量，并對(duì)循環(huán)使用后的解析液進(jìn)行全分析。解析液鉬檢測(cè)及全分析檢測(cè)結(jié)果如表4、表5。

通過對(duì)A1、A2、A3三個(gè)解析液重復(fù)循環(huán)解析后，解析液鉬含量均隨玄幻次數(shù)的增加而增大。從解析液全分析檢測(cè)結(jié)果看，解析液中雜質(zhì)含量較低，能夠滿足國(guó)內(nèi)鉬酸銨生產(chǎn)工藝要求。

3結(jié)論

酸性條件下，LS-9000樹脂對(duì)鉬酸銨廢水中鉬具有較好的吸附作用，在pH值為2-3、接觸時(shí)間為60-90min，溫度在25-35℃條件下，LS-9000樹脂吸附鉬酸銨廢水中鉬的效果最好；

飽和樹脂用稀氨水進(jìn)行解析，在三次重復(fù)循環(huán)解析后，解析液中鉬含量和雜質(zhì)含量均能能夠滿足國(guó)內(nèi)鉬酸銨生產(chǎn)需要。

參考文獻(xiàn)

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