强碱性阴离子交换树脂的研究范文

《离子交换与吸附杂志》2016年第一期

摘要：

实验研究了D296型强碱性阴离子交换树脂对硫代硫酸根络合金阴离子([Au(S2O3)2]3-)的吸附及洗脱过程。在常温常压下，考察了吸附溶液的pH值、铜氨浓度、亚硫酸盐浓度、硫代硫酸盐浓度以及树脂用量、搅拌速度等对吸附过程的影响。载金树脂的金洗脱实验表明，直接用硫脲加盐酸洗脱为宜。

关键词：

硫代硫酸根络合金阴离子；树脂；吸附；洗脱

1前言

氰化法提金技术已有一百多年的历史，其具有浸金速率快、试剂消耗量小、金回收率高等优点而被广泛应用，至今仍是国内外提取黄金的主要方法[1]。然而，氰化法浸出时间长，氰化物自身有剧毒，可能对环境造成严重污染并破坏生态；另外，对一些高含铜、硫或含碳、砷、粘土等金矿石的处理效果较差[2]，不但氰化物消耗量大，且对后续浸出液中金的回收也不利。为此，寻找无氰、高效、无毒的浸出剂迫在眉睫。其中，Cu2+与NH3形成的[Cu(NH3)4]2+络离子在浸出过程中起催化作用。目前，大多数研究主要集中于提高复杂矿物中金的浸出率以及降低试剂消耗[6-8]，对硫代硫酸盐浸金液中金的回收研究相对较少[9]。由于活性炭不能很好地选择性吸附[Au(S2O3)2]3-，故在硫代硫酸盐提金流程中不能采用炭浆法(CIP)，从而导致硫代硫酸盐提金成本上升[10]。若采用树脂法吸附回收[Au(S2O3)2]3-，这种树脂矿浆法(resininpulp)可大大降低金回收成本；且树脂法具有吸附量大、吸附速度快、无毒、常温常压下易吸附和洗脱等优点[11]，显现出良好的应用前景[12-15]。本文研究采用大孔阴离子交换树脂法吸附回收硫代硫酸根络合金阴离子的可行性，以及载金树脂的金洗脱方法，为树脂法回收硫代硫酸根络合金阴离子提供实验基础。

2实验部分

2.1实验材料和仪器金粉(99.99%，天津市光复精细化工研究所)；D296型强碱性阴离子交换树脂(河北廊坊树脂厂)；硫代硫酸钠、硫酸铜、氨水、亚硫酸钠等试剂(天津市双船化学试剂厂，均为分析纯)；AA300型原子吸收光谱仪(PE公司)；BS224S型电子分析天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司)；D2004W电动搅拌器(上海梅颖浦仪器有限公司)。

2.2实验方法

2.2.1树脂预处理D296型大孔聚苯乙烯系强碱性阴离子交换树脂为淡黄色不透明的球状颗粒，粒度为0.315~1.25mm，交换容量＞3.6mmol/g(干)，平均孔径为31.5nm，比表面积为500m2/g。取适量树脂于烧杯中，加入一定量去离子水浸泡24h后过滤，加入1mol/L盐酸浸泡6h后洗涤至中性，再加入1mol/L氢氧化钠浸泡6h后，过滤并洗涤树脂至中性，加入2mol/L盐酸浸泡8h使树脂转化为氯型，再用去离子水洗涤至中性后自然晾干。预处理树脂晾干后含水量约为60%。

2.2.2[Au(S2O3)2]3-溶液的配制金吸附液的配制：取一定量金标液(金粉溶于王水)，加入少量10%氯化钾溶液，在电热板上加热至近干；然后加入稀盐酸加热除去溶液中的硝酸根；加入去离子水溶解，用0.50mol/LNaOH调节溶液pH值至9左右，最后与一定浓度的Na2S2O3溶液混合，将混合溶液稀释到指定浓度，即得[Au(S2O3)2]3-吸附液。金吸附标准溶液的配制：将0.50mol/L的硫代硫酸钠和[Au(S2O3)2]3-含量为10mg/L的溶液经双氧水完全氧化，且每个标样中均含有15mmol/L的二价铜离子。将混合液分别稀释到[Au(S2O3)2]3-含量为0.1mg/L、0.5mg/L、2mg/L、5mg/L、8mg/L的金标准溶液，用原子吸收光谱仪测定吸光度，绘制金吸附标准液分析工作曲线(见图1)。

2.2.3样品处理分析取5mL样品于烧杯中，加少许水稀释后加入一定量双氧水，氧化15min，再加入一定量1:3(v:v)的盐酸进一步氧化，放置电炉上温火加热至溶液澄清时加入2滴10%氯化钾溶液蒸发至近干，用5%稀王水定容，原子吸收法测定溶液中的[Au(S2O3)2]3-含量。

3结果与讨论

3.1树脂吸附硫代硫酸根络合金阴离子的研究

3.1.1pH值对树脂吸附[Au(S2O3)2]3-的影响为保持溶液中硫代硫酸盐的稳定性，硫代硫酸盐浸金通常在碱性条件下进行，为此，需考察pH值对树脂吸附[Au(S2O3)2]3-的影响。配制3份100mL吸附溶液，D296型树脂0.30g(取实验部分2.2.1预处理后的晾干树脂，晾干树脂含水量约为60%)，硫代硫酸钠浓度0.30mol/L，硫酸铜浓度0.03mol/L，氨浓度1.0mol/L，[Au(S2O3)2]3-含量10mg/L，搅拌速度150r/min，用盐酸和氢氧化钠调节溶液pH值分别为8.2、10.2和11进行搅拌吸附，每隔一定时间取样分析，其结果见图2。如图2所示，树脂对[Au(S2O3)2]3-的吸附量随pH值的增加而增大。由反应式(5)可知，当pH值较高时，硫代硫酸盐氧化为连多硫酸盐的反应受到抑制，从而降低了连多硫酸盐与[Au(S2O3)2]3-在树脂上的竞争吸附，使得[Au(S2O3)2]3-在树脂上的吸附量增加，发生的吸附反应见反应式。

3.1.2树脂用量对[Au(S2O3)2]3-吸附的影响配制5份相同浓度的100mL溶液，分别加入不同质量的树脂进行[Au(S2O3)2]3-吸附实验，每隔一定时间取样分析。实验条件如下：室温下，硫代硫酸钠浓度0.30mol/L，硫酸铜浓度0.03mol/L，氨水浓度1.0mol/L，[Au(S2O3)2]3-含量10mg/L，pH=11，搅拌速度150r/min，结果见图3。由图3可知，吸附平衡后，[Au(S2O3)2]3-在树脂上的负载量随树脂用量的增加而依次降低，树脂对[Au(S2O3)2]3-的吸附率随树脂用量的增加而依次升高。

3.1.3搅拌速度对树脂吸附[Au(S2O3)2]3-的影响为考察溶液传质过程对吸附速率的影响，在不同搅拌速度下进行吸附实验。室温下，配制树脂0.30g，硫代硫酸钠浓度0.30mol/L，硫酸铜浓度0.03mol/L，氨水浓度1.0mol/L，[Au(S2O3)2]3-含量10mg/LpH=11的溶液100mL，结果见图4。由图4可以看出，随着搅拌速度的变化，平衡时树脂对[Au(S2O3)2]3-的吸附量随转速的增加而减小。这可能是转速越大，吸附液中溶氧含量增加，加速了硫代硫酸盐的氧化分解，如反应式(11)，产生的连多硫酸盐极易吸附在树脂上，不利于树脂对[Au(S2O3)2]3-的吸附。因此，最佳转速控制在150r/min。

3.2载金树脂[Au(S2O3)2]3-洗脱实验研究分别采用氯化钠溶液、盐酸-硫脲溶液、氨水-氯化钠-亚硫酸钠溶液、硝酸氨溶液等为洗脱剂进行洗脱实验。实验条件如下：室温下，载金树脂4份，每份0.30g，100mL洗脱剂溶液，搅拌速度150r/min，结果见图8。由图8可知，4种洗脱液中，盐酸-硫脲溶液的洗脱效果较好，在100min左右达到平衡。这是由于在酸性条件下，硫脲络合一价金的能力较强，可与一价金形成Au[SC(NH2)2]2+络阳离子，不易被树脂吸附，如反应式(16)。故载金D296型强碱性阴离子交换树脂直接用7%盐酸-3%硫脲溶液洗脱为宜。

4结论

本文研究了D296型阴离子交换树脂对硫代硫酸根络合金阴离子的吸附及洗脱过程。室温下，对[Au(S2O3)2]3-含量为10mg/L，硫酸铜浓度0.03mol/L，氨水浓度1.0mol/L的100mL吸附液进行考察，得到树脂吸附的适宜条件为：pH=11，亚硫酸钠浓度0.01mol/L，硫代硫酸钠浓度0.10mol/L，搅拌速度150r/min，树脂用量0.30g。在此条件下，树脂对[Au(S2O3)2]3-的最大负载量为2.46mg/g；洗脱实验表明，直接用7%盐酸-3%硫脲溶液对载金D296型阴离子交换树脂洗脱为宜。

作者：迟衡 赖才书 字富庭 余洪 聂彦合 张粟 胡显智 单位：昆明理工大学理学院 昆明理工大学国土与资源工程学院 紫金矿业集团股份有限公司