中性含磷浸渍树脂吸附铟（Ⅲ）、铁（Ⅲ）的性能及机理

【摘要】铟是一种广泛应用于高科技领域的稀散金属元素。在从矿床或二次资源中提取回收铟的过程中需解决其它金属元素的干扰，其中尤以酸浸液中铁元素的干扰。因此，如何高效、环境友好地分离In(III)、Fe(III)是研究的难点。浸渍树脂是将萃取剂浸渍于大孔吸附载体上制备而成。浸渍树脂技术结合了溶剂萃取与离子交换技术的优势，是一种新型的绿色高效分离技术。选择合适萃取剂和载体制备的浸渍树脂有望为有效分离In(III)、Fe(III)提供一条新途径，同时对浸渍树脂吸附分离机理的探讨也会为In(III)、Fe(III)吸附分离的深入研究提供理论基础。本文选用苯乙烯-二乙烯基苯非极性大孔树脂(HZ830)为载体、三烷基氧化磷(Cyanex923)与磷酸三丁酯(TBP)萃取剂分别制备了Cyanex923/HZ830、TBP/HZ830两种中性含磷浸渍树脂；分别采用扫描电镜测试、热重分析以及红外光谱分析法对两种浸渍树脂进行了表征。以静态吸附法与动态吸附法研究了两种浸渍树脂在盐酸体系中吸附分离铟(III)、铁(III)的性能与机理：(1)静态吸附实验中Cyanex923/HZ830浸渍树脂在盐酸体系中吸附In(III)、Fe(III)的最佳盐酸浓度分别为2mol·L-1、6mol·L-1；TBP/HZ830浸渍树脂对In(III)几乎无吸附，对Fe(III)的吸附随盐酸浓度的增加而增大。等温吸附实验中树脂对金属离子的吸附均符合Langmuir吸附模型，属于单分子层吸附，热力学数据表明吸附为吸热的熵增加过程；动力学吸附实验表明两种浸渍树脂吸附In(III)、Fe(III)的行为可以用拟二级动力学模型描述，颗粒内扩散为吸附过程主要控速步骤。(2)吸附机理实验绘制了In(III)、Fe(III)在盐酸溶液中的存在状态分布图，不同盐酸浓度下In(III)、Fe(III)吸附的机理为：中性含磷萃取剂吸萃In(III)、Fe(III)离子为溶剂化的萃取剂与金属离子中性络合物或离子对(质子与In(III)或Fe(III)的阴离子物种结合)相互作用的结果。采用斜率法分析了萃取剂含量、盐酸活度与金属离子的化学计量比，推断出浸渍树脂在不同盐酸浓度下吸附In(III)、Fe(III)的萃合物可表示为HMCl4·nL与MCl3·nL(n=2,3;M代表In(III)或Fe(III))，得出了不同盐酸浓度下相对应的萃合反应方程式，并描述了中性含磷浸渍树脂吸附In(III)、Fe(III)过程的机理示意图。(3)采用动态吸附法考察了浸渍树脂吸附In(III)、Fe(III)的性能，研究表明，流速越低树脂柱对金属离子的吸附效果越好，柱高的增长增加了金属离子与树脂柱的有效接触时间，使树脂柱的吸附效果更好。2mol·L-1的硫酸溶液能够对树脂柱进行良好的洗脱，树脂在经过五次吸附-洗脱循环后仍能保持良好的吸附效果。In(III)、Fe(III)二元分离体系中，中性含磷浸渍树脂对In(III)、Fe(III)都有较好的分离趋势；在对铜冶炼烟尘中铟的回收实验中选用Cyanex923/HZ830浸渍树脂，使用盐酸浸出能够获得较好的浸出效果，Cu(II)、Fe(III)、Cd(II)、Zn(II)的大量存在严重影响In(III)的分离回收，采用分步沉淀法将绝大多数Cu(II)、Fe(III)、Cd(II)、Zn(II)干扰离子去除能够达到初步分离的目的。
【作者】魏士龙；
【导师】刘军深；
【作者基本信息】鲁东大学，材料学，2014，硕士
【关键词】中性含磷浸渍树脂；吸附机理；吸附性能；In(III)；Fe(III)；

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