第四章离子交换分离法浅析.ppt

Ni2+ Mn2+ Co2+ 强碱型树脂 12mol·L-1HCl Ni2+ MnCl42- CoCl42- MnCl42- CoCl42- 树脂上: 流出液: Ni2+ 树脂上: 流出液: CoCl42- Mn2+ 6mol·L-1HCl 淋洗 12mol·L-1HCl 淋洗 4mol·L-1HCl Co2+ 淋洗 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 离子分离： 提取方法 方法特点 铀矿石 铀含量很低，千分之几到万分之几。 最有效的方法是离子交换或溶剂萃取。 溶剂萃取适合于从高浓度矿浆中提取； 离子交换适合于从低浓度矿浆中提取。 3、阴离子交换法提取铀 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 硫酸体系中，铀酰离子和硫酸根离子的平衡： （1）酸性浸出液中铀的吸附 主要形态 次要 少量 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 强碱性阴离子交换树脂上，离子的亲和力大小次序： 交换反应： 少量铀以UO2SO4分子形式渗透到树脂内部被吸附。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 影响铀吸附的因素 ①酸度影响 HSO4-与UO2(SO4)34-竞争吸附，似乎铀的吸附在高pH条件下有利。 但pH值提高到3-4时，会有一些杂质水解产生沉淀，新生成的沉淀能吸附溶液中的铀，加大铀的损失。因此工艺上一般应维持pH值在1-2 的范围内。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 ②铀浓度影响 提高吸附液中的铀浓度，树脂对铀的吸附容量也增加，一般说来希望铀浓度高一些。 但因离子交换法有吸附速度慢、树脂容量低的弱点，所以在处理含铀的浓度很高的清液或矿浆时，需要投入的树脂量和相应的吸附设备就多。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 ③料液中杂质离子的影响 绝大多数金属杂质离子对铀的吸附过程没有影响，但Fe(Ⅲ)在浓度高时，会与硫酸根发生如下反应： Fe(SO4)n(2n-3)- 络阴离子会与铀的络阴离子发生竞争吸附。 三价铁离子主要以Fe(SO4)33-的形式被树脂吸附，但Fe(SO4)33-对树脂的亲和力不及铀的络阴离子大。可在浸出液中加入还原铁粉，使Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ)，不形成络阴离子。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 钼和钒也能以硫酸钼酰络阴离子、钼酸根阴离子或钒酸根阴离子的形式而被树脂吸附。 它们的浓度较高时，可采用调整浸出液氧化－还原电位的办法，来改变钼和（或）钒在溶液中的存在价态。 如：VO3-可被吸附, VO2+不被吸附，可使钒以VO2+存在而不被吸附。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 引起树脂中毒的杂质 ①硅酸 矿石中含大量二氧化硅，它以硅酸形式存在于浸出液中。pH=2时稳定，pH=5-6时凝聚，可用NaOH溶液定期对树脂进行处理。 ②连多硫酸盐 矿石中的硫化物在用硫酸浸取铀的过程中形成SxO62-。 最稳定的是S4O62-,可用10%的NaOH长时间浸泡除去。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 ③钛 可形成络阴离子被树脂吸附，水洗时形成Ti(OH)4沉淀，可用酸处理除去。 ④钴氰络离子 有些含金的铀矿，先以氰化法提取金，可能生成亲和力很强的Co(CN)63-,目前难以除去，更换树脂。 ⑤五价钒 VO3-, VO43-都能被阴离子树脂吸附，但V（Ⅳ）不形成络阴离子。 ⑥钼酸根 可以和树脂交换基团牢固结合，但可被NaOH溶液淋洗下来。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 （2）碱性浸出液中铀的吸附 在碳酸盐浸出液或矿浆中： 次要形式 主要形式 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 铀被树脂吸附的化学反应式为： 2R4NX + [UO2(CO3)2]2- ? (R4N)2UO2(CO3)2 + 2X- 4R4NX + [UO2(CO3)3]4- ? (R4N)4UO2(CO3)3 + 4X- [UO2(CO3)3]4-电荷多，与树脂之间的亲和力较大。在浸出液中的PO43-、VO3-、SO42-、AlO2-、SO32-等阴离子之前而被优先吸附。 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 碳酸根、碳酸氢根竞争吸附 铝酸根、磷酸根、钼酸根亲和力弱 影响因素 氯离子和硝酸根离子干扰严重 钒酸根在pH10左右强烈吸附，pH10.8以上吸附下降，五价钒转换为四价钒。 碳酸盐浸取选择性高，其他金属杂质离子影响小 § 4-5 离子交换分离的操作方法与应用 凝胶型树脂的高分子骨架，在干燥的情况下内部没有毛细孔。它在吸水时润胀，在大分子链节间形成很微细的孔隙，通常称为显微孔(micro-pore)。湿润树脂的平均孔径为2～4nm。 这类树脂较适