石煤钠法提钒柱后废液镍、镉离子交换的影响因素研究

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钒是一种银灰色的金属,有延展性,质坚硬,无磁性,耐盐酸和硫酸、耐腐蚀,不被空气氧化,溶于氢氟酸、硝酸和王水。主要用于在特种钢、化工、特种玻璃、陶瓷、纺织、橡胶、油漆、照相、电影、医药、电池等产品中广泛使用。我国储藏有丰富的钒、占有全球储藏量11.6%,矿种主要为钒钛磁铁矿态钒和石煤态钒。钒钛磁铁矿主要集中在四川攀枝花地区和河北承德地区,石煤钒分布于19个省市(区)。石煤提钒是我国钒冶炼产业发展的新方向,是石煤综合利用的一个重要途径,具有重大的现实意义。国内目前的工业提钒主要采用氯化钠焙烧+水浸、氧化钙(碳酸钙)焙烧+酸浸、空白焙烧+酸浸、硫酸浸取等工艺。其中氯化钠焙烧工艺钒收率最高、成本低、使用企业最多、具有较强生命力。但是,该工艺选用氯化钠作为添加剂,在提钒的离子交换柱后液有一定浓度的镍、镉等重金属离子,浓度为Ni2+1.0~8.0mg/L、Cd2+0.01~0.5mg/L。如果离子交换柱后废液不处理、直接向环境排放,对周围环境有一定污染,国内外对此的研究属空白。本文针对这个问题,研究了离子交换柱后废液中镍、镉等重金属离子的去除条件,以期找出影响去除镍、镉等重金属离子的去除工艺。研究表明D113大孔径弱酸性阳离子交换树脂对Ni2+、Cd2+的交换容量大,交换容量受pH影响较大,最佳pH在6.5-8.0,最大值在pH7.2,树脂的交换容量主要受羧酸根的电离度和Ni2+、Cd2+的氢氧化物的溶度积常数影响,柱后液浓度、温度影响对树脂的交换容量影响较小;001×7强酸性阳离子交换树脂较小,受pH、柱后液浓度、温度影响较小。研究表明处理Ni2+、Cd2+混合液时用D113树脂优先与Ni2+交换,前20min主要与Ni2+交换、Ni2+浓度急速降低;当Ni2+浓度是Cd2+浓度的60%时,树脂对两种离子同时交换;Ni2+优先被交换完全、之后Cd2+全部交换。离子交换的能力顺序为:Ni2+>Cd2+,树脂对Ni2+离子交换的能力是Cd2+的6.59倍,即K=KNi2+Na/KCd2+Na+=6.59。研究表明,废水温度低、离子交换比较缓慢:10。的交换曲线比30。、50。曲线下降略微缓慢;温度升高物质溶解度增加:交换100min时50。条件下Ni2+的浓度略微大。温度对树脂处理废水的影响总体比较小。。盐酸、氯化铵、氯化钠的解析能力依次为盐酸>氯化铵>氯化钠,并且盐酸的解析速度大于氯化铵和氯化钠,氯化铵解析速度略大于氯化钠,但是两者差距不大。D113树脂——离子解析有酸性作用和离子性作用两种,由于树脂属弱酸性的,解析时酸性作用大于离子性。解析剂浓度的影响主要表现在起始的解析速度,主要影响解析剂进入树脂内部、离子进入溶液本体的速度,二是解析剂阳离子(H+)与Ni2+离子的交换速度,解析速度顺序为:3%盐酸<5%盐酸<10%盐酸。浓度超过5%之后解析速度相差不大。解析剂浓度对解析剂进入树脂内部的速度影响较大。对最终解析效果影响不大。解析剂温度的影响主要表现在起始的解析速度,温度对最终解析效果影响不大。柱后液经D113树脂处理后,Ni2+、Cd2+排放满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定车间排放口的排放限值。
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