季铵盐对钴_和锰_的萃取分离.docx

①季铵盐对钴(Ⅱ)和锰(Ⅱ)的萃取分离周学玺,许新,马驰骋,朱屯(中国科学院化工冶金研究所,北京100080)[摘要]研究了用季铵盐从含氯化钠接近饱和的溶液中萃取分离二价金属离子钴、铁、锰的方法。实验结果表明,以含少量异辛醇改性剂的季铵氯化物的煤油溶液为萃取剂,萃取时尽管有15%～20%的二价锰和钴一起被萃取,但通过两级洗涤可将负荷有机相中的锰降低到0.02g/L以下,经三级洗涤除锰即可达到钴、锰分离。钴的回收率可达98%,负荷有机相中钴锰含量比大于300。[关键词]萃取分离;钴(Ⅱ);锰(Ⅱ);季铵氯化物[中图分类号]TQ208.9[文献标识码A以下简称QAC),稀释剂为煤油,异辛醇作添加剂;水相为接近饱和的氯化钠溶液,含钴1.5g/L左右。萃取时有机相与水相比为1∶1。实验证实季铵盐萃取钴的速度很快,1min即接近平衡。为了保证数据的均一性与可靠性,实验中震荡时间均为10min。分相后有机相以0.5mol/L的硫酸反萃之,以R2红盐比色法分析两相中的钴。实验表明钴的萃取率随季铵盐浓度的增加而增加。当季铵盐浓度大于0.3mol/L时,钴的萃取率的增量趋于平缓。实验中季铵盐的浓度采用0.3mol/L。相比小于1时,钴的萃取率与相比成线性关系;相比等于1时,钴的萃取率接近90%;相比大于1,钴的萃取率的增加逐渐趋向平稳。实验中相比采用1/2。改性剂异辛醇能改善萃合物的溶解性,从而改善有机相的流动性,同时也能抑制钴的萃取。异辛醇添加量大于7.5%时,钴的萃取率及分配比均成直线下降;而小于7.5%时,萃取率变化不大(如表1所示),本体系异辛醇的添加量为5%。钴、铁、锰分离是湿法冶金过程中经常遇到的问题,生产过程中产生的含二价钴、铁、锰离子的废水中氯化钠接近饱和。以氧化沉淀除铁、锰,硫化沉淀回收钴,工艺流程长,强度大,化工原料及能耗高,钴的回收率低(65%)。用萃取分离的方法回收钴,综合效益高,不造成新的污染。在氯化体系中,采用季铵盐萃取过渡金属的研究多用于化学分析及净化镍电解液等方面1～4;而其用于萃取分离二价钴、铁、锰离子的研究十分少见。实际上,季铵盐是一种优良的钴萃取剂,萃取钴所需要的氯离子浓度低,反萃容易,用纯水反萃即可获得浓度较高的氯化钴溶液5。在氯离子浓度较低时,季铵对二价铁的萃取率极低,受氯离子浓度影响也很小6。季铵盐从饱和氯化钠溶液中萃取钴时,总有少量二价铁、锰随同钴一起被萃取。从二价钴、铁、锰离子的萃取等温线可知,萃取分离有一定的难度,特别是在氯离子浓度较高时7。实验发现被季铵氯化物萃取的锰可以用洗涤的方法除去,而被萃取的二价铁不但很难洗涤,且易于随钴一起被水反萃,造成钴、铁分离上的困难。虽然三价铁更易于被季铵盐萃取,但却和二价铁一样,一旦被季铵盐萃取就既难洗涤又易于反萃,很难用洗涤的方法把它和钴分离开来。所以预先氧化二价铁,以酸性或中性萃取剂萃取除铁,不失为一种有效的方法。结果与讨论2实验用料液是含二价钴、铁、锰离子的饱和氯化钠溶液,其中Co,Fe,Mn的质量浓度分别为1.18,0.31,2.20g/L,pH=0.18。2.1氯离子浓度对萃取的影响1实验条件实验用萃取剂为季铵氯化物(商品名为7401,①[基金项目]国家自然科学基金资助项目[作者简介]周学玺(1942-),男,副研究员.[收稿日期]1999-09-27;[修订日期]1999-11-04第10卷第4期周学玺,等:季铵盐对钴(Ⅱ)和锰(Ⅱ)的萃取分离·543·表1异辛醇含量对钴萃取的影响Table1EffectofisooctylalcoholconcentrationonextractionofcobaltIso2octanolconcentration/%Extractionofcobalt/%Distributionratioofcobalt2.55.07.51090.590.590.489.09.519.529.388.111587.36.85Coconcentrationofaqueousphase:1.64g/L由图1可知,钴的萃取率和分配比均随水相氯离子浓度的增加而增加。氯离子浓度大于4mol/L时,钴的萃取率几乎直线上升,分配比随氯离子浓度变化尤为明显。因此废水中高含量的氯化钠有利于钴的萃取。水相氯离子浓度对二价铁、锰萃取的影响较小,实验中锰的萃取率小于20%。图2季铵盐浓度对二价钴、铁、锰萃取的影响Fig.2EffectofQACconcentrationonextractionofCo2+,Fe2+andMn2+图3pH对二价钴萃取的影响Fig.3EffectofpHonextractionofCo(ρ(Co2+)=1.44g/L)图1氯离子浓度对二价钴萃取的影响Fig.1Effectofchlorideionco