活性炭去除銅電解污染物
選擇性吸附劑在工業(yè)過(guò)程中經(jīng)常被使用。最近的研究表明，使用活性炭分離銅精煉電解質(zhì)污染物的可能性更好，結(jié)果比用常規(guī)技術(shù)獲得的結(jié)果更好。在電解銅電鍍期間，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)許多雜質(zhì)存在于在電極表面形成的陽(yáng)極泥中的溶解金屬，積聚在電解質(zhì)中或通過(guò)沉積而結(jié)合到陰極上的精制銅中。在本研究中，活性炭被測(cè)試為吸附劑，以選擇最佳的吸附劑性能，以及該過(guò)程的最佳操作溫度。使用特定的實(shí)驗(yàn)方法， 測(cè)試包括在控制溫度的同時(shí)使吸附劑與有限體積的電解質(zhì)接觸。通過(guò)原子吸收分光光度法(AAS)連續(xù)監(jiān)測(cè)液相中金屬的濃度。
在銅的電解精煉期間，通過(guò)溶解不純的銅陽(yáng)極將許多雜質(zhì)引入電解質(zhì)中?？梢园l(fā)現(xiàn)諸如銻，鉍和砷的污染物是在陽(yáng)極粘泥中形成的溶解金屬，其在電極表面上形成，積聚在電解質(zhì)中或通過(guò)沉積而結(jié)合到陰極上的精制銅中。通過(guò)常規(guī)技術(shù)去除這些雜質(zhì)涉及在釋放罐中使用電解過(guò)程或在多級(jí)電解冶金中使電解液滲出。最近的研究已經(jīng)證明了在幾種工業(yè)過(guò)程(包括銅精煉)中分離重金屬以除去電解質(zhì)污染物的可能性，具有比用常規(guī)技術(shù)獲得的結(jié)果更好的結(jié)果。 金屬去除方法主要用到的吸附劑是活性炭，通過(guò)活性炭選擇性吸附從銅精煉電解質(zhì)中除去銻和鉍的可能性。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括使活性炭在受控溫度下與玻璃電池中的有限體積的電解質(zhì)接觸，并連續(xù)監(jiān)測(cè)金屬濃度的變化。污染物濃度的分析是通過(guò)原子吸收分光光度法(AAS)進(jìn)行的，空心陰極燈為Sb和Bi，空氣- 乙炔火焰。關(guān)于銻分析，銅和鎳在空氣- 乙炔火焰中表現(xiàn)為干擾，減少吸收信號(hào)，特別是減少火焰。然而，這種效果可以被消除而沒(méi)有氧化火焰的問(wèn)題。在分析鉍時(shí)，不會(huì)有其他電解質(zhì)成分的干擾。
制備的合成電解質(zhì)由CuSO 4 · 5H 2 O和H 2 SO 4(上述濃度)的溶液組成，加入溶解的Sb +3(@ 296g / l)和Bi +3(@142.5g / l)鹽。
在每個(gè)實(shí)驗(yàn)系列之前，先前激活吸附劑。將活性炭在150℃的烘箱中干燥以除去偶爾存在于孔中的水分。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始于將電解質(zhì)添加到電池中。然后，將活性炭加入電解質(zhì)中，立即開(kāi)始攪拌以使液體和吸附劑之間的接觸最大化。以預(yù)定的間隔，用注射器從電解質(zhì)(@ 3.5ml)中取出樣品，以觀察該過(guò)程中電解質(zhì)中銻和鉍的濃度(吸附動(dòng)力學(xué))的降低。典型的實(shí)驗(yàn)持續(xù)約3-4個(gè)小時(shí)。
對(duì)于平衡實(shí)驗(yàn)，將具有吸附劑和電解質(zhì)的電池在恒溫槽中靜置24小時(shí)(或更多)。然后，取電解質(zhì)樣品進(jìn)行濃縮分析。對(duì)于使用活性炭的實(shí)驗(yàn)，在測(cè)試后將帶有吸附劑的電解質(zhì)保持在氣球中。幾天后抽取幾個(gè)樣品進(jìn)行平衡濃度分析。用活性炭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在60℃和27℃(室溫)的溫度下進(jìn)行。結(jié)果顯示，在攪拌4小時(shí)期間，電解質(zhì)中污染物的降低非常平穩(wěn)或幾乎可以忽略不計(jì)。然而，經(jīng)過(guò)幾天之后，污染物水平雖然只有部分降低，但仍然有明顯的變化。如預(yù)期的那樣，固/液比的增加值降低了污染物的含量。但是即使吸附量較高(g金屬/ g吸附劑)，活性炭的吸附動(dòng)力學(xué)也太慢，通常需要幾天才能達(dá)到平衡。如先前所觀察到的，兩種吸附金屬之間沒(méi)有吸附物競(jìng)爭(zhēng)。然而，觀察到有利于Sb對(duì)Bi的選擇性。使用固定床吸附，還觀察到高Sb吸附偏好，具有較高的選擇性值。表1顯示了活性炭吸附平衡的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的總結(jié)。
在使用特定的實(shí)驗(yàn)方法，從銅電解質(zhì)中檢測(cè)了活性炭對(duì)Sb和Bi的去除。活性炭對(duì)于具有合理吸附能力(g金屬/ g吸附劑)的銻和鉍是選擇性的。然而，普通活性炭樣品的吸附動(dòng)力學(xué)太慢(達(dá)到平衡15天以上)，然而使用改性活性炭吸附可以達(dá)到很好的效果。因此，可以得出結(jié)論，這些改性活性炭適用于該方法的工業(yè)應(yīng)用。
本文作者：董帝豪
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