离子交换树脂在贵金属及稀有金属回收方面的应用

目录

第一章 绪论

1.1离子交换树脂的综述…………………………………………2

1.2离子交换树脂的化学结构与物理性质………………………3

1.3离子交换树脂的分类……………………………………………3

1.4离子交换反应……………………………………………………4

第二章 离子交换树脂在金属回收方面的应用

2.1 离子交换树脂在金属回收方面的应用综述………………4

2.2 离子交换树脂在贵金属及稀有金属回收方面的应用研究4

第三章 离子交换树脂在其他方面的应用……………………………7

第四章 结束语……………………………………………………8

参考文献…………………………………………………………………9

离子交换树脂在贵金属以及稀有金属回收方面的应用研究

摘要：本文主要介绍了离子型交换树脂（Ion exchange resin ）的发现、、化学结构、物理性质、分类以及离子交换反应。 叙述了在金属以及稀有金属回收方面的应用研究成果与应用，简述了离子交换树脂在其他领域应用与研究。

关键词: 离子交换树脂 稀有金属 贵金属

第1章 绪 论 1.1离子交换树脂的综述

离子交换树脂是最早出现的功能高分子材料，最早发现开始于1935年，英国人阿登曼斯（B.A.Adams）和霍尔曼斯（E.L.Holmes）发表了利用苯酚—甲醛缩合物合成有机离子交换树脂的研究报告[1] 。离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。经过各种官能化的聚苯乙烯树脂,含有H+离子结构,能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂,含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。它们主要用于水的处理。离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。

螯合树脂能从含有金属离子的溶液中有选择地捕集、分离特定的金属离子。最常用的是亚胺羧酸型的螯合树脂。它能选择性地捕获钼离子,含有环状六酮结构的聚苯乙烯螯合树脂,能从1L海水中捕集1.2μg的放射性元素铀。稀土元素是高温超导、永磁体及荧光材料的重要原料,采用螯合树脂的新分离技术,将极大地促进稀土工业的发展。最近美国开发了一种对氧气有很强吸附能力的含钴金属离子的螯合树脂。它能从混合气体中分离出氧气,具有类似人体血液的功能。此外,螯合树脂还可用作处理放射性的金属废液,分离出具有生理活性的物质以及消除硫化氢、氰化物等有害物质[2]。

离子交换树脂是一类能显示离子交换功能的高分子材料。在其大分子骨架的主链上带有许多化学基团,这些化学基团由两种带有相反电荷的离子组成:一种是以化学键结合在主链上的固定离子,另一种是以离子键与固定离子相结合的反离子。反离子可以被离解成为能自由移动的离子,并在一定条件下可与周围的其它同类型离子进行交换。目前使用

的离子交换树脂绝大多数是以苯乙烯-二乙烯苯共聚体和丙烯酸或其衍生物与二乙烯苯共聚

体为基体的,二乙烯苯起了交联剂的作用。离子交换树脂实际上是不溶不熔的高分子酸、碱或盐,根据解离程度的不同,它们中又有强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性之分。离子交换树脂最主要的功能是离子交换,此外,它还具有吸附、催化、脱水等功能。例如水处理是离子交换树脂应用最主要的方面,其中包括水质的软化、水的脱盐和高纯水的制备。在冶金工业中,用于稀土金属、轻重金属、过渡金属和贵重金属的分离,提纯和回收。在食品工业中,可用于酒的去浑、脱色、调整pH值提高稳定性,作成多孔泡沫状可用作香烟过滤嘴。在环境保护方面,普遍用于电镀废水造纸废水生活污水和工业废气的治理[3]。本篇主要讲述的是离子交换树脂在金属回收方面的应用。

1.2离子交换树脂的化学结构与物理性质

组成离子交换树脂的元素一般是碳、氢、氧、氮、硫。其组成单元是高聚物骨架、连接在骨架上的功能基和功能基中可交换的离子。离子交换树脂是一种不溶于酸、碱溶液、有机溶剂的高分子化合物。它有高度的物理、化学稳定性。其高聚物骨架是一种立体的多维网状结构，高分子链间相互连接并缠结，链上是带电荷的功能基。带电荷的功能基结合带相反电荷的离子，称为反离子。高聚物骨架和功能基不能自由移动，但反离子在溶液中可以离解成自由移动的离子，在一定条件下能和外界带有同种电荷的其它反离子相互交换，并且解离或解析的过程是可逆的，这决定了树脂的离子交换性能。

离子交换树脂的物理结构由三部分组成:交联的高分子链(带功能基和反离子)，凝胶相中

高分子链之间的空隙(在含水时，空隙中充满结合水)，凝胶相间的孔穴(只有大孔树脂有这种孔穴)。当干态的离子交换树脂浸于水中时，交联高分子链骨架是亲油性的，不会吸收水分，而亲水的功能基却能大量结合水。结合水的离子交换树脂，链间空隙增加，使树脂发生一定程度膨胀。同样，由于交联结构限制了树脂结合的水量，链间空隙只能在一定程度内增加。

1.3离子交换树脂的分类[4]

离子交换树脂的分类方法有很多种，最常用的和最重要的分类方法有以下两种。 （1）按交换基团的性质分类

按交换基团的性质的不同，可将离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。

阳离子交换树脂可进一步分为强酸型、中酸型和弱酸型三种。 （2）按树脂的物理结构分类

按树脂的物理结构不同，可将离子交换树脂分为凝胶型、大孔型和载体型三类。

1.4离子交换反应[5]

离子交换树脂的交换反应是其功能基团上结合的反离子和外界带有同种电荷的其它离子相互交换，可以用下式表示:

[Polymer]—X+A— B- →[Polymer]—X+B— +A—

Anion Exchange resin [Polymer]—Y-C+ D+ →[Polymer]—Y-D+ +C—

Cation exchange resin

第二章 离子交换树脂在重金属以及稀有金属回收方面的应用 2.1 离子交换树脂在金属回收方面的应用综述

离子交换是冶金工业的重要单元之一。在铀，钍等超铀元素，稀有金属，重金属，轻金

属，贵金属和过度金属的分离，提纯和回收方面，离子交换树脂均起着十分重要的作用。

2.2 离子交换树脂在金属以及稀有金属回收方面的应用研究

闫庆秀 用PAN-S鳌合形成树脂分离富集贵金属钌、金、钯。实验对贵金属通过离子交换柱的最佳条件进行了一系列的研究，找出了最佳淋洗酸的种类、最佳酸度、最佳过柱流速、最佳柱高及最佳的洗脱剂用量。

冯佳，章骅，邵立明，何品晶采用离子交换法，从锂离子电池正极硫酸浸出液中分离、提纯并回收其中的钴。实验究了浸出液pH浸出液循环次数等因素对浸出液中钴和主要杂质铜分离的影响。结果表明：使用TP207树脂，保持锂离子电池正极浸出液pH为2.5，使溶液循环通过树脂10次，可使C离子去除率达到97.44%，钴离子的回收率达到90.20%，处理后所得产物可用作工业原料。

陈敏选用适当的树脂利用离子交换吸附的原理,回收钼酸铵生产过程中产生的酸性含钼废液中的钼金属,用稀氨水解吸饱和树脂,得到钼酸铵溶液,经净化除杂制得符合国标的钼酸盐产品;尾液进一步回收有价金属和铵盐,达到钼酸铵生产废液零排放和资源循环利用的预期目的。华县矿业焙烧厂实际运行两年,取得经济效益和环保效益双丰收。

孟晋，王洪明，陈儒庆等简要介绍了目前国内外铀、钼的吸附分离情况,针对某铀钼矿浸出液进行的离子交换法分离铀、钼的研究结果表明,采用大孔树脂B吸附铀钼—饱和氯化钠溶液转型—水解吸铀—氢氧化钠或氢氧化铵溶液解吸钼的解吸流程是可行的可实现铀钼的有效分离和回收。

胡晓梅,黄娟,舒媛等

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研究001×7阳离子交换树脂分离纯化谷胱甘肽的工艺条件，考