第四章 离子交换与吸附,第一节 离子交换吸附(树脂交换) 离子交换过程的应用：目前主要用于核燃料的处理、稀土元素分离、化学分析、工业用水的软化、污水净化及高纯离子水的制备等。近年来，在浸出矿浆中富集金、银及稀有金属日益受到重视。 生产过程包括：吸附(交换)、淋洗(解吸)和树脂转型后的再吸附。 生产中离子交换树脂和活性炭一样，可以直接添加，也可边浸出边吸附。,树脂交换与活性炭吸附情况比较,活性炭：选择性好、吸附速度较快、吸附周期短、在吸附槽中的浓度易于控制、易磨损、产生粉炭机率多、金属回收率低。 树脂：弹性好不易磨损、金属回收率较高、交换的总成本较低、交换容量低、交换速率小、吸附周期长。 二者各有利弊，只是生产中人们易于直观觉察的是活性炭易磨损。因而，有人主张用树脂取代活性炭 。,交换剂分类,一、离子交换树脂,(一)结构 树脂是一种具有三维空间多孔网状结构的高分子固体化合物，其中含有可供交换的基团，均匀分布于网状结构中。依据交换基团的性质，可分为阳离子型和阴离子型交换树脂两大类。 阳离子交换树脂的交换基团为酸性基团，在水中可解离出H+，能与水中的阳离子进行交换吸附。 阴离子交换树脂的交换基团中可解离出OH型离子，可与水中的阴离子交换。,一、离子交换树脂,（二）交换树脂的性质 1、物理性质 包括：外形和粒度、 密度、树脂的水分、膨胀性、机械性能等。 树脂粒度为0.81.8mm，吸附清液用的粒度为o.3o.9mm;树脂的湿视密度(假密度)为o.6o.9tm3，膨胀后的真密度(湿真密度)为1.1 1.4tm3;水分大约在4050之间;膨胀不可逆性;,一、离子交换树脂,2化学性质 包括：酸碱性 、交换容量（单位质量或体积的离子交换树脂所具有的或发挥作用的离子交换基团量的总称）、全交换容量 、 湿基交换容量 、平衡交换容量 、 工作交换容量 、再生度和失效度 、离子交换吸附的化学反应等。,二、树脂交换的工艺操作,(一)树脂的预处理 (二)树脂的交换工艺操作业条件 包括:1吸附(交换) ;2淋洗(解吸)作业。 (三)树脂中毒及处理,三、离子交换树脂在选矿中的应用,(一)强碱性阴离子树脂吸附金、银和钨 (二)弱酸性阳离子树脂净化钼,第二节 活性炭吸附,活性炭吸附用于: 一、活性炭的性质 1、从金银的氰化浸出液中提取金、银； 2、从氯化物溶液中吸附铂、铷、钐和钇等； 3、从酸性溶液中选择性地分离铼和钼； 4、污水处理以及空气净化等诸多领域。 包括:吸附、解吸(淋洗)、电积和炭再生等作业。 二、活性炭的吸附曲线,第二节 活性炭吸附,三、活性炭的吸附机理 (一)物理吸附说 活性炭晶体是由诸多晶面组成的，晶面上碳原子呈六方形格子排列，每个碳原子以共价键与相邻的三个碳原子相键合，晶格中形成空穴或空隙，处于晶体边缘这些空穴或空隙将出现未饱和键，具有吸附活性。空隙度愈高表面积愈大，其活性点就愈多，吸附活性将愈大。活性炭的吸附是由于范德华力引起的物理吸附。,第二节 活性炭吸附,(二)电化学吸附说 活性炭与氧接触时被还原为羟基，并析出过氧化氢，碳失去电子而荷正电，故可吸附阴离子，其反应为： 02+2H20+2eH202+20H C一2eC2,第二节 活性炭吸附,(三)离子交换说 含金浸出液中的Au(CN)2在与活性炭作用时滞留在活性炭的微孔内壁的活性中心上，这种活性中心(称为氧化性点)能释放出阴离子并与Au(CN)2 进行离子交换反应，从而使Au(CN)2 吸附于活性炭上。,第二节 活性炭吸附,（四) 双电层说 金氰络离子Au(CN)2在活性炭微孔壁上活化点吸附后，形成局部负电区，在静电作用下，矿浆中的正离子Me+产生定向运动，并与Au(CN)2形成双电层，双电层不稳定并进而形成离子偶MeAu (CN)2。离子偶在CO、H2及H2O等的氧化还原作用下，最终形成Au(CN)2、Au及Au3CN等。,第二节 活性炭吸附,四、炭浆法提金工艺 炭浆法:活性炭与浸出矿浆直接接触，矿浆中的一价金氰化物被选择性地吸附到活性炭上，再从矿浆中提取载金的活性炭，留下的矿浆即为尾矿。 (一)炭浆法的分类：根据炭浆法提金工艺的发展，目前，由于提金工艺上的差异又分为炭浆法和炭浸法。 炭浆法是指矿石在浸出槽中浸出后，将浸出矿浆送至吸附槽中用活性炭吸附，浸出与吸附分别在各自的槽中进行。炭浸法则是浸出与吸附在同槽中进行，这种槽称为(浸出)(吸附)槽。,第二节 活性炭吸附,(二)炭浆法的特点 (1)置换法要求浸出矿浆必须先进行固液分离，得到的含金贵液需要脱氧，炭浆无此要求。 (2)置换法难于适用于含矿泥量大或要求细磨的矿石。炭浆法可以得到较高的工艺技术指标。 (3)炭浆法可加速金的浸出速度。 (4)炭浆法的基建投资较低。 (5)炭浆法所得电积金粉品位较高，易于熔铸。,附页,金的浸出率较高。置换法加锌提金工艺，是在液固分离之后在载金贵液中进行的，对金的浸出率已不再有任何影响；而炭浆法则是矿石、氰化液和活性炭直接接触，即矿石中的金在氰化浸出后，立即被活性炭所吸附。这就使炭浆中氰化液浸出液含金浓度处于较低状态，从耐有利于浸出率的提高。,第二节 活性炭吸附,(三)炭浆法提金工艺的基本程序和操作 1吸附 2解吸(淋洗) （包括常压解吸、高温解吸和酒精解吸） 3电沉积提金 4脱金炭再生(解吸炭的再活化),第三节 离子交换吸附和炭吸附设备,离子交换吸附和炭吸附设备可分为：吸附柱和吸附槽两大类。 一、清液吸附 经固液分离后所得含有目的组分的清液可采用固定床吸附柱吸附或移动床吸附。 (一)固定床吸附柱(塔) 主体是一个碳钢圆柱体，内衬防腐蚀层，底部装有冲洗水布液系统，上部装有原液和洗涤剂的布液系统。,固定床吸附塔,第三节 离子交换吸附和炭吸附设备,(二)连续逆流吸附塔 塔身为一圆柱体，上部有吸附剂进料装置和吸余液溢流堰。整个塔身分为上下两部分。上部为吸附段，下部为洗涤段，其间用缩径分隔开各段的下部设有布液与布水装置，以使溶液与水均匀地分布于塔的横断面上。 连续逆流清液吸附作业和淋洗作业均在单独的塔内完成。,连续逆流吸附塔,