基于Fe3O4@SiO2和HZ830载体的膦酸类浸渍树脂吸附铟(Ⅲ)的研究

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稀散金属铟具有优良的物理和化学性能,被广泛应用于电子、太阳能光伏电池、航空航天等领域,尤其近年来含铟的太阳能光伏电池前景看好,铟的需求量将显著增加。目前铟主要是用溶剂萃取法从含锌、铁、铅、铜等冶炼废渣浸出液中提取,而其过程中萃取剂容易乳化,同时使用的大量有机溶剂给环境造成压力,因此有研究者提出利用溶剂浸渍树脂法提取铟。传统的溶剂浸渍树脂法存在萃取剂与传统载体大孔树脂结合能力弱、萃取剂易流失等的缺点。本文首先以ATMP(氨基三亚甲基膦酸)为萃取剂、Fe3O4@SiO2为载体制备了ATMP/Fe3O4@SiO2浸渍树脂;之后分别以二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸(Cyanex272)、二(2,4,4-三甲基戊基)-双硫代膦酸(Cyanex301)、二(2,4,4-三甲基戊基)-单硫代次膦酸(Cyanex302)为萃取剂制备了基于HZ830(一种苯乙烯-二乙烯基非极性大孔树脂)载体的浸渍树脂,并研究了这两类浸渍树脂在硫酸介质中吸附In(Ⅲ)的性能。用红外光谱、热重、X-光电子能谱、X-射线衍射等方法对ATMP/Fe3O4@SiO2浸渍树脂进行了表征分析;ATMP/Fe3O4@SiO2吸附In(Ⅲ)的结果表明:最佳吸附pH为1.82.6,拟二级动力学模型能较好地拟合其吸附In(Ⅲ)的动力学数据,平衡时间约为4 h,其等温吸附曲线符合Langmuir等温吸附模型,对In(Ⅲ)的最大吸附量为47.5 mg/g,热力学数据显示吸附过程为自发吸热熵增的反应。对Cyanex272/HZ830、Cyanex301/HZ830、Cyanex302/HZ830浸渍树脂进行了红外光谱和热重分析;其吸附In(Ⅲ)的结果表明:三种浸渍树脂吸附In(Ⅲ)的最佳pH范围分别为1.5、0.62.2、1.5,动力学数据均较好地符合拟二级动力学模型,Langmuir等温吸附曲线可较好地拟合其等温吸附数据,最大吸附容量分别为16.1mg/g、18.1 mg/g、27.8 mg/g,其吸附过程为自发吸热熵增过程。同时对三种浸渍树脂吸附Fe(Ⅲ)的性能进行了研究,结果显示对Fe(Ⅲ)的最佳吸附pH分别为1.5,1.52.2,1.5,Cyanex301/HZ830、Cyanex302/HZ830对Fe(Ⅲ)吸附的动力学与热力学拟合结果与In(Ⅲ)的相似,分别符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,最佳吸附容量分别为15.5 mg/g、13.2 mg/g。Cyanex301/HZ830对In(Ⅲ)和Fe(Ⅲ)有较好的分离趋势。
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