P507萃取锌和铜的研究

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锌和铜是重要的有色金属,属于不可再生资源。目前,锌、铜资源严重枯竭,发展一种简单、高效的萃取分离方法从废弃合金中回收有价金属锌和铜是解决资源短缺问题的重要途径之一。本论文综述了锌、铜萃取方法的发展现状,归纳了现有萃取方法的优缺点。本文采用P507(2-乙基己基磷酸单(2-乙基己基)酯)为萃取剂,旨在建立一种简单易行的萃取分离锌和铜的体系,为工业化高效分离锌和铜奠定坚实的理论基础。
  (1)首先,优化了P507萃取铜、锌的参数条件。综合考虑时间及有机相的重复利用问题,选定35%P507,水相pH=3.13,CZn2+/Cu2+=0.2mol/L,相比(O/A)=1∶1,萃取时间为11min的萃取条件下,锌/铜分离系数为7。并进一步探索了P507萃取铜、锌的反萃性能,当硫酸浓度为4.0mol/L,反萃取时间为18min,相比(O/A)=1∶3的反萃条件下,铜的反萃取率为97.62%,锌的反萃取率为75%。结果表明该萃取参数条件下完全可以实现锌和铜的分离。
  (2)其次,研究了P507萃取铜锌二元溶液体系的分离效果。当35%P507,萃取时间为15min,相比(O/A)=1∶1时,铜锌混合物(A)中铜的萃取率为22.73%,锌的萃取率为95.15%;锌铜混合物(B)中铜的萃取率为3.63%,锌的萃取率为45.13%。在最佳萃取条件下,得出了铜锌混合物(A)和锌铜混合物(B)中锌/铜的分离系数分别为70和20,则表明P507完全可以实现这两种混合物中锌与铜的分离。
  (3)然后,采用硫酸对负载到有机相中的铜、锌进行反萃取。当硫酸浓度为4.5mol/L,萃取15min之后,锌被少量反萃下来,铜几乎被完全反萃,铜的反萃取率达到了98%。分析铜锌二元溶液体系中锌/铜分离系数优于单一锌/铜分离系数应与有机相中萃取剂的浓度变化有关,建立了P507萃取铜锌二元溶液体系的数学模型为Logistic函数模型。
  (4)最后,采用斜率法推出萃合物的组成为Cu(HL2)2、Zn(HL2)2。红外光谱分析证实萃取过程中P507与金属离子形成氢键,证明P507萃取铜和锌的机理为阳离子交换过程。通过热力学研究表明此萃取体系属于一个低能耗的体系。
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