專利名稱：通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于重金屬分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及人口數(shù)量的不斷增加，資源相對不足和環(huán)境承載力弱已經(jīng)成為世界發(fā)展的重要瓶頸。建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，推進生態(tài)文明建設(shè)，已成為當今世界各國關(guān)注的主題。目前，對于含有重金屬離子的各種工業(yè)廢水、生活污水和核工業(yè)廢水，普遍采用化學沉淀法、氧化還原法或離子交換法等方法對其進行處理，從而降低水資源中重金屬含量，減少重金屬污染的危害。 但是，目前采用的各類重金屬廢水的處理方法，存在廢水中重金屬離子的去除效率低和成本高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，具有對銅離子的選擇性吸附強的優(yōu)點。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，包括以下步驟SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為O. 5-5. 0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在25_40°C下進行分離富集提純，具體包括將PH為O. 5-5. O的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為I. 0-5. 5后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；S5，將質(zhì)量分數(shù)為5-30%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。優(yōu)選的，所述重金屬吸附材料通過以下方法配制預處理在超聲場下，用5_7mol/L的鹽酸溶液浸泡原料硅膠20_30小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為5-8 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，50-150°C下真空干燥5-8小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為5-8 : I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為2-4 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為1-2:1;將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應10-20小 時；降至20-30°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后I真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。優(yōu)選的，所述超聲場的功率為100-200瓦；硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以10_13°C /min的速度降溫冷凍至-40—30°C，維持-40—30°C的時間為7_8小時；第二階段，以4_5°C /min的速度升溫至_10—5°C，維持_10—5°C的時間為5_6小時；第三階段，快速放至溫度為160°C _170°C的真空干燥箱中，干燥時間20_23小時即得到所述重金屬吸附材料。優(yōu)選的，所述硅烷化試劑為3-乙二胺基丙基三甲氧基硅烷或3- 二乙三胺基丙基
二甲氧基娃燒。優(yōu)選的，所述重金屬吸附材料的孔徑為10. 02-11. 23nm，所述重金屬吸附材料的孔容積為O. 9-1. 5立方厘米/克。優(yōu)選的，所述原料硅膠粒度為200-300目硅膠。優(yōu)選的，S4具體包括以下三個階段第一階段將pH為O. 5-5. O的酸浸液以2_4ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；第二階段將酸浸液以6-8ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的鎳離子完全被銅離子取代；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為I. 0-5. 5后以l_2ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。優(yōu)選的，S4具體包括以下三個階段第一階段將pH為3. 0-3. 5的酸浸液以3ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；
第二階段將酸浸液以7ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的鎳離子完全被銅離子取代；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為3. 5-4. O后以I. 5ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。以下對本發(fā)明進行進一步介紹本發(fā)明創(chuàng)新性的制備得到一種重金屬吸附材料，經(jīng)實驗證明，該重金屬吸附材料對銅離子和鎳離子均具有吸附性，并且，對銅離子的吸附活性遠高于對鎳離子的吸附活性，針對這一特點，為實現(xiàn)對銅離子和鎳離子的分離，發(fā)明人對使用吸附柱過柱的工藝進行了多次試驗，意外發(fā)現(xiàn)，通過對處理液的溫度和流速的精確控制，可以實現(xiàn)較好的銅離子和鎳離子的分離，因此，本發(fā)明提供的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，可以應用于液體中微量或痕量銅和鎳的分離和回收。
具體實施方式
以下對本發(fā)明提供的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法進行詳細介紹重金屬吸附材料制備方法實施例I預處理在100瓦超聲場下，用5mol/L的鹽酸溶液浸泡200目原料硅膠20小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為5 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，50°C下真空干燥8小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑3-乙二胺基丙基三甲氧基硅烷，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為8 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為4 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為2:1;將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應10小時；降至30°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以12°C /min的速度降溫冷凍至-40—30°C，維持_38°C的時間為7. 6小時；第二階段，以4°C /min的速度升溫至_10°C，維持_10°C的時間為5小時；第三階段，快速放至溫度為165°C的真空干燥箱中，干燥時間22小時即得到所述重金屬吸附材料。制得孔徑為10. 02nm、孔容積為I. 5立方厘米/克的重金屬吸附材料。重金屬吸附材料制備方法實施例2預處理在200瓦超聲場下，用7mol/L的鹽酸溶液浸泡300目原料硅膠30小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為8 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，150°C下真空干燥5小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑3-二乙三胺基丙基三甲氧基硅烷，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為5 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為2 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為1:1;將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應20小時；降至20°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以10°C /min的速度降溫冷凍至_40°C，維持_40°C的時間為7小時；第二階段，以5°C /min的速度升溫至_5°C，維持_5°C的時間為6小時；
第三階段，快速放至溫度為167°C的真空干燥箱中，干燥時間22小時即得到所述重金屬吸附材料。制得孔徑為11. 23nm、孔容積為O. 9立方厘米/克的重金屬吸附材料。重金屬吸附材料制備方法實施例3預處理在150瓦超聲場下，用6mol/L的鹽酸溶液浸泡250目原料娃膠25小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為6 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，100°C下真空干燥6小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑3-乙二胺基丙基三甲氧基硅烷，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為7 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為3 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為
I.5 I ；將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應15小時；降至25°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以13°C /min的速度降溫冷凍至-0°C，維持-30°c的時間為7小時；第二階段，以4. 5°C /min的速度升溫至_7°C，維持_7°C的時間為5. 5小時；第三階段，快速放至溫度為163°C的真空干燥箱中，干燥時間22小時即得到所述重金屬吸附材料。制得孔徑為10. 25nm、孔容積為I. 2立方厘米/克的重金屬吸附材料。重金屬吸附材料制備方法實施例4預處理在120瓦超聲場下，用6. 5mol/L的鹽酸溶液浸泡220目原料娃膠24小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為7 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，80°C下真空干燥6小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑3-二乙三胺基丙基三甲氧基硅烷，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為7 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為2. 5 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為 1.2 I ；將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應16小時；降至21 °C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以irC /min的速度降溫冷凍至_35°C，維持_35°C的時間為7. 5小時；第二階段，以4. 3°C /min的速度升溫至_7°C，維持_7°C的時間為5. 8小時；第三階段，快速放至溫度為165°C的真空干燥箱中，干燥時間21小時即得到所述重金屬吸附材料。制得孔徑為11. 10nm、孔容積為I. O立方厘米/克的重金屬吸附材料。 重金屬吸附材料制備方法實施例5預處理在180瓦超聲場下，用6. 5mol/L的鹽酸溶液浸泡300目原料硅膠27小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為7. 2 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，140°C下真空干燥7小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑3-乙二胺基丙基三甲氧基硅烷，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為7 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為2. 2 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為I. 8 I ；將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應19小時；降至27°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以12°C /min的速度降溫冷凍至_32°C，維持_32°C的時間為7. 5小時；第二階段，以4. 8°C /min的速度升溫至_9°C，維持_9°C的時間為5. 8小時；第三階段，快速放至溫度為160°C的真空干燥箱中，干燥時間20小時即得到所述重金屬吸附材料。制得孔徑為10. 89nm、孔容積為I. I立方厘米/克的重金屬吸附材料。重金屬吸附材料制備方法實施例6預處理在191瓦超聲場下，用6. 5mol/L的鹽酸溶液浸泡250目原料硅膠27小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為7. 3 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，80°C下真空干燥6. 9小時，得到活化硅膠；硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑3-二乙三胺基丙基三甲氧基硅烷，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為6.8 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為3. 5 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為1.8 I ；將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應13小時；降至24°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以irC /min的速度降溫冷凍至_35°C，維持_35°C的時間為7. 6小時；第二階段，以4. 7°C /min的速度升溫至_6°C，維持_6°C的時間為5. 7小時；第三階段，快速放至溫度為160°C°C的真空干燥箱中，干燥時間23小時即得到所述重金屬吸附材料。制得孔徑為10. 65nm、孔容積為I. 2立方厘米/克的重金屬吸附材料。銅鎳分離、富集、提純方法實驗例I本實驗例采用重金屬吸附材料制備方法實施例6制備得到的重金屬吸附材料。 SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為2. 5，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在25°C下進行分離富集提純，具體包括將pH為2. 5的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為3. 5后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；其中，具體包括以下三個階段第一階段將pH為2. 5的酸浸液以3ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；第二階段將酸浸液以7ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的銅離子量遠大于吸附的鎳離子量；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為3. 5后以I. 2ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。S5，將質(zhì)量分數(shù)為18%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過純水沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。制備得到的鎳粉中鎳質(zhì)量分數(shù)為99. 997%,銅質(zhì)量分數(shù)為O. 003% ；制備得到的銅粉中銅質(zhì)量分數(shù)為99. 999%,鎳質(zhì)量分數(shù)為O. 001%。銅鎳分離、富集、提純方法實驗例2本實驗例采用重金屬吸附材料制備方法實施例5制備得到的重金屬吸附材料。
SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為5. 0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在40°C下進行提純，具體包括將pH為5.0的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為3. 5后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；其中，具體包括以下三個階段第一階段將pH為5. O的酸浸液以2ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和； 第二階段將酸浸液以6ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的銅離子量遠大于吸附的鎳離子量；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為3. 5后以2ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。S5，將質(zhì)量分數(shù)為26%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過純水沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。制備得到的鎳粉中鎳質(zhì)量分數(shù)為99. 998%,銅質(zhì)量分數(shù)為O. 002% ；制備得到的銅粉中銅質(zhì)量分數(shù)為99. 999%,鎳質(zhì)量分數(shù)為O. 001%。銅鎳分離、富集、提純方法實驗例3本實驗例采用重金屬吸附材料制備方法實施例I制備得到的重金屬吸附材料。SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為2. 0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在28°C下進行提純，具體包括將pH為2.0的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為4. 5后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；其中，具體包括以下三個階段
第一階段將pH為2. O的酸浸液以3ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；第二階段將酸浸液以7ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的銅離子量遠大于吸附的鎳離子量；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為4. 5后以2ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。S5，將質(zhì)量分數(shù)為30%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得 到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過純水沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。制備得到的鎳粉中鎳質(zhì)量分數(shù)為99. 996%,銅質(zhì)量分數(shù)為O. 004% ；制備得到的銅粉中銅質(zhì)量分數(shù)為99. 999%,鎳質(zhì)量分數(shù)為O. 001%。銅鎳分離、富集、提純方法實驗例4本實驗例采用重金屬吸附材料制備方法實施例6制備得到的重金屬吸附材料。SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為I. 0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在32°C下進行分離富集提純，具體包括將pH為I. O的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為2. O后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；其中，具體包括以下三個階段第一階段將pH為I. O的酸浸液以2. 5ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；第二階段將酸浸液以7ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的銅離子量遠大于吸附的鎳離子量；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為2. O后以I. 4ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。S5，將質(zhì)量分數(shù)為22%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過純水沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃 縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。制備得到的鎳粉中鎳質(zhì)量分數(shù)為99. 997%,銅質(zhì)量分數(shù)為O. 003% ；制備得到的銅粉中銅質(zhì)量分數(shù)為99. 998%,鎳質(zhì)量分數(shù)為O. 002%。銅鎳分離、富集、提純方法實驗例5本實驗例采用重金屬吸附材料制備方法實施例3制備得到的重金屬吸附材料。SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為3. 0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在36°C下進行分離富集提純，具體包括將PH為3. O的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為5. 5后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；其中，具體包括以下三個階段第一階段將pH為3. O的酸浸液以3. 5ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；第二階段將酸浸液以7. 9ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的銅離子量遠大于吸附的鎳離子量；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為5. 5后以2ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。S5，將質(zhì)量分數(shù)為12%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過純水沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。制備得到的鎳粉中鎳質(zhì)量分數(shù)為99. 999%,銅質(zhì)量分數(shù)為O. 001% ；
制備得到的銅粉中銅質(zhì)量分數(shù)為99. 999%,鎳質(zhì)量分數(shù)為O. 001%。銅鎳分離、富集、提純方法實驗例6本實驗例采用重金屬吸附材料制備方法實施例5制備得到的重金屬吸附材料。SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為4. 0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在35°C下進行分離富集提純，具體包括將PH為4. O的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集 所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為I. O后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子；其中，具體包括以下三個階段第一階段將pH為4. O酸浸液以4ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和；第二階段將酸浸液以7. 5ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的銅離子量遠大于吸附的鎳離子量；經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)pH為I. O后以1.9ml/min
的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。S5，將質(zhì)量分數(shù)為5%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過純水沖洗處理后恢復吸附性能；將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。制備得到的鎳粉中鎳質(zhì)量分數(shù)為99. 997%,銅質(zhì)量分數(shù)為O. 003% ；制備得到的銅粉中銅質(zhì)量分數(shù)為99. 998%,鎳質(zhì)量分數(shù)為O. 002%。試驗例I本試驗例用于測試重金屬吸附材料對銅離子和鎳離子的吸附性能，具體包括pH對吸附量的影響和溫度對吸附量的影響。實驗方法配制濃度為O. 02mol/L的銅離子溶液，利用酸度計調(diào)節(jié)銅離子溶液的pH ;將調(diào)好pH的溶液50ml置于裝有Ig重金屬吸附材料的廣口瓶內(nèi)，將廣口瓶放在25°C的恒溫水浴中36小時，取出過濾，測定濾液中銅離子的濃度。根據(jù)公式(一)計算吸附量；Q= (Ctl-C) *V/m
其中，Q為吸附量(mmol/g) Ktl為吸附前銅離子濃度(mol/L) ;C為吸附后銅離子濃度(mol/L) ;V為溶液的體積(ml) ;m為重金屬吸附材料的質(zhì)量(g)。對鎳離子的實驗方法與上述對銅離子的實驗方法相同。(I) pH對吸附量的影響實驗改變上述實驗方法的pH，分別對銅離子 和對鎳離子進行吸附實驗，實驗結(jié)果見表
Io表I
權(quán)利要求
1.一種通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，包括以下步驟 SI，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成； S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為O. 5-5. O，得到酸浸液； S3，將所述酸浸液注入SI操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備； S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液在25-40°C下進行分離富集提純，具體包括將pH為O. 5-5. O的所述酸浸液泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口 ；所述第一吸附柱吸附富集所述酸浸液中的銅離子；從所述第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為I. 0-5. 5后泵入所述第二吸附柱的進液口，所述第二吸附柱吸附富集所述酸浸液中的鎳離子； S5，將質(zhì)量分數(shù)為5-30%的硫酸分別沖洗所述第一吸附柱和所述第二吸附柱；所述第一吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含銅離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料；所述第二吸附柱內(nèi)的所述重金屬吸附材料進行解吸操作，經(jīng)解吸操作后得到含鎳離子解吸液和被解吸的所述重金屬吸附材料； S6，將S5得到的所述含銅離子解吸液通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到銅金屬板或銅金屬粉；同時，第一吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能； 將S5得到的所述含鎳離子解吸液濃縮后通過直接電積設(shè)備進行電積操作，得到鎳金屬板或鎳金屬粉；同時，第二吸附柱內(nèi)的被解吸的所述重金屬吸附材料經(jīng)過沖洗處理后恢復吸附性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，所述重金屬吸附材料通過以下方法配制 預處理在超聲場下，用5-7mol/L的鹽酸溶液浸泡原料硅膠20-30小時，其中，原料硅膠與鹽酸溶液的質(zhì)量比為5-8 I ;然后過濾，濾去酸液，濾餅洗滌至中性，50-150°C下真空干燥5-8小時，得到活化硅膠； 硅膠鍵合反應向反應容器中加入無水二甲苯溶液以及硅烷化試劑，攪拌使硅烷化試劑溶解在無水二甲苯溶液中，得到第一溶液，其中，硅烷化試劑與二甲苯溶液的質(zhì)量比為5-8 I ;向活化硅膠中加入無水DMF，攪拌使混合均勻，得到第二溶液，其中，活化硅膠與DMF的質(zhì)量比為2-4 I ;硅烷化試劑與活化硅膠質(zhì)量比為1-2:1; 將第一溶液流加到回流狀態(tài)的第二溶液中，流加完畢后，繼續(xù)回流反應10-20小時；降至20-30°C后過濾反應液，濾餅依次用甲醇和甲苯洗滌，然后I真空干燥，得到所述重金屬吸附材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，所述超聲場的功率為100-200瓦； 硅膠鍵合反應中的所述真空干燥具體包括以下三個階段 第一階段將用甲醇和甲苯洗滌后的濾餅放入冷凍干燥箱中，以10_13°C /min的速度降溫冷凍至-40—30°C，維持-40—30°C的時間為7_8小時； 第二階段，以4-5°C /min的速度升溫至_10—5°C，維持_10—5°C的時間為5_6小時； 第三階段，快速放至溫度為160°C-17(TC的真空干燥箱中，干燥時間20-23小時即得到所述重金屬吸附材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，所述硅烷化試劑為3-乙二胺基丙基三甲氧基硅烷或3-二乙三胺基丙基三甲氧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，所述重金屬吸附材料的孔徑為10. 02-11. 23nm，所述重金屬吸附材料的孔容積為O.9-1. 5立方厘米/克。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，所述原料硅膠粒度為200-300目硅膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，S4具體包括以下三個階段 第一階段將PH為O. 5-5. O的酸浸液以2-4ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和； 第二階段將酸浸液以6-8ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的鎳離子完全被銅離子取代； 經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為I. 0-5. 5后以l-2ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，其特征在于，S4具體包括以下三個階段 第一階段將PH為3. 0-3. 5的酸浸液以3ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，由第一吸附柱同時吸附銅離子和鎳離子，直到第一吸附柱對銅離子吸附飽和； 第二階段將酸浸液以7ml/min的速率泵入所述連續(xù)吸附交換設(shè)備的進液口，第一吸附柱不斷吸附銅離子，并且，新吸附的銅離子取代原吸附的鎳離子，直到第一吸附柱吸附的鎳離子完全被銅離子取代； 經(jīng)第二階段處理后，由第一吸附柱出液口流出的液體調(diào)PH為3. 5-4. O后以I. 5ml/min的速率泵入第二吸附柱，由第二吸附柱吸附富集鎳離子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，包括以下步驟S1，向連續(xù)吸附交換設(shè)備的各個吸附柱中分別填充重金屬吸附材料；其中，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備由第一吸附柱與第二吸附柱串聯(lián)組成；S2，調(diào)整含有銅離子和鎳離子的待處理液的pH為0.5-5.0，得到酸浸液；S3，將所述酸浸液注入S1操作后的所述連續(xù)吸附交換設(shè)備；S4，所述連續(xù)吸附交換設(shè)備對所述酸浸液進行分離富集提純。經(jīng)實驗證明，通過對處理液的溫度和流速的精確控制，可以實現(xiàn)較好的銅和鎳的分離，因此，本發(fā)明提供的通過重金屬吸附材料實現(xiàn)銅鎳分離、富集、提純的方法，可以應用于液體中微量或痕量銅和鎳的分離和回收。
文檔編號C22B7/00GK102872808SQ20121034476
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者邱建寧, 徐純理 申請人:工信華鑫科技有限公司