本发明专利技术提供了一种利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，是在工业铬铁矿液加入001×7阳离子交换树脂，常温下恒温振荡吸附；吸附平衡后离心分离；饱和的树脂用质量分数为5％~10％的硫酸铵溶液或水作为洗脱液，于常温下恒温振荡洗脱至平衡，收集洗脱液。实验表明，本发明专利技术对模拟工业铬铁废液中的铬铁矿能达到较高的铬、铁离子吸附，并且有较好的洗脱效果。因此，可用于工业铬铁矿液中铬、铁离子的回收。
Adsorption of chromate ion in industrial chromite by ion exchange resin
The present invention provides a method for chromium and iron ion exchange resin adsorption industrial chromite ore solution by ion, in the industrial chromite solution into 001 * 7 cation exchange resin, adsorption constant temperature oscillation at room temperature; the adsorption equilibrium after centrifugal separation; saturated resin with mass fraction of 5%~10% ammonium sulfate solution or water as the eluent, elution at room temperature of constant temperature oscillation to balance, collecting the eluent. The experiment shows that the chromite in the simulated industrial chromite waste liquid can reach a high adsorption of chromium and iron ions, and has a good elution effect. Therefore, it can be used for the recovery of chromium and iron ions in the liquid ferrochrome ore.
【技术实现步骤摘要】
利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿中铬铁离子的方法
本专利技术涉及吸附工业铬铁矿液中铬铁离子的方法，尤其涉及一种利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿中铬、铁离子的方法，主要用于工业铬铁矿液的处理，属于铬铁矿处理
技术介绍
铬铁矿是含铬和铁的氧化物矿物，也是制取各种铬化合物的唯一天然原料。它相当坚硬，黑色半金属光泽，一般呈块状或粒状的集合体。铬铁矿铬铁矿化学成分为FeCr2O4，晶体属等轴晶系的氧化物矿物。Cr2O3含量67.91%，是工业铬的主要来源。由于铬拥有的良好电子层结构，使其拥有特殊的工业应用价值，其在毛皮制革、电镀、染料、颜料、有机合成和轻工纺织等行业中广泛应用。铬在铬尖晶石中处于三价态。占铬化合物消费量1/2以上的氧化铬、碱式硫酸铬，用作中间体的醋酸铬、氯化铬，以及正在医药、保健品和饲料添加剂、油气田开采等领域快速发展的氨基酸铬、有机酸铬均处于三价状态。从铬铁矿生产铬化合物的基本路线有下面三种。第一种为碱性氧化路线。即铬铁矿同碱在空气或纯氧中反应。三价铬被氧化为六价铬（铬酸钠），再由铬酸钠制取重铬酸钠及其他价态的铬化合物。第二种为高温还原路线，即铬铁矿在电炉内用焦炭还原制成碳素铬铁。故若由第一或第二种路线制取三价铬化合物。必须先对铬铁矿分别进行氧化制得铬酸钠或还原成碳素铬铁之后。再反过来将铬酸钠还原为三价铬或将碳素铬铁氧化为三价铬。这种价态的反复改变造成了资源、能源和人力的浪费。第三种路线简称酸溶法，即铬铁矿直接同硫酸反应制得硫酸铬溶液；经分离杂质和复分解制成其他三价铬化合物，铬的价态不变。此法理论上最为合理，只需酸溶，无需氧化或还原等反应激烈工序。但因铬尖晶石极耐化学侵蚀，即使用过量沸腾浓硫酸长时间反应亦难以全溶，而且矿中杂质除硅不溶外，铁、铝、镁等亦同时酸溶，而溶液中三价的铬、铁、铝离子由于离子半径和电负性近似，许多化学性质相差无几，难以廉价高效分离，致使得到的硫酸铬无论在品质上还是在成本上均无法与第一种路线竞争，故迄今此工艺尚未工业化。随着科学的发展，酸溶法重新得到重视。酸溶完的矿液，如何有效的分离铬、铁金属又成了一个新的课题。目前，离子交换法是脱除酸液中有价金属离子的重要方法，该法工艺简单、设备投资费用低、易于操作而倍受青睐。但是在强酸条件下对于硫磷混酸溶解的铬铁矿液的吸附尚未见到报道。001×7(732)强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂是在苯乙烯-二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸介质中都显示离子交换功能。具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。但树脂在使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态。需要进行再生处理，使之回复原来的组成和性能。常用离子树脂再生剂有HCl、H2SO4、NaOH等。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿中铬、铁离子的方法，主要用于工业铬铁矿液的处理上。一、铬、铁离子的吸附和洗脱本专利技术利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，是在工业铬铁矿液加入001×7阳离子交换树脂，在常温下恒温振荡吸附；吸附平衡后离心分离；饱和的树脂用加质量分数为5％~10％的硫酸铵溶液或水作为洗脱液，于常温下恒温振荡洗脱至平衡，收集洗脱液。所述工业铬铁矿液中，铬离子的浓度为13.28~17.38mg/mL，铁离子的浓度为13.05~18.39mg/mL。所述阳离子交换树脂的加入量为0.6~1.6g/mL（铬铁矿液）。所述离心分离是在6000~8000转∕min下离心分离。所述吸附恒温振荡是在100~130r·min-1下进行40~50min。所述洗脱液硫酸铵溶液或水的用量为1~1.5mL/g（饱和树脂）。所述洗脱恒温振荡是在100~130r·min-1下进行2~2.5小时。二、影响吸附性能的因素实验用铬铁矿液的制备：将铬铁原矿粉末经混合酸溶解后得到的。准确称取20g矿样于1000mL三角烧瓶中，先加入磷酸150mL，然后加入浓硫酸150mL和数块碎瓷片，置于1000W电炉上缓慢加热，至冒浓SO3白烟，微沸（约330摄氏度），期间不定摇动，白烟并腾空约4h以上，取下冷却。实验用铬铁矿液是模拟酸溶法制备得来。1.树脂用量对铬铁离子的吸附性能吸附性能实验：分别称取树脂5、10、15、20、25、30、35和40g各三份，置于250mL的锥形瓶中，然后各加入25mL矿液。在常温下，恒温振荡（130r·min-1），吸附平衡后，过滤，测定滤液中铬、铁离子的含量，实验结果见表1。由此表可以得知，在25mL的酸溶矿液中，树脂吸附用量在15g以上，树脂对铬铁吸附不稳定，在树脂吸附用量为20g以上时，树脂对铬铁吸附量趋于平衡。2、吸附时间对铬铁离子吸附的影响称取35g树脂，置于250mL的锥形瓶中，然后加入25mL的矿液，吸附时间分别为10、20、30、40、60、120和480min，在常温下，恒温振荡（130r·min-1）；吸附平衡后，过滤，测定滤液中含铬铁离子的含量，实验结果见表2。由表2可以得知，随着时间的推移，铬吸附总量降低，而铁吸附总量升高。在其它影响因素相同的条件下，随着时间的推移铬离子的吸附总量随着树脂用量的增加在降低，而铁离子的吸附总量随着树脂用量的增加在增加。在定量的树脂上，官能基团数量总数相同，故矿液刚接触树脂时，铬离子先被树脂吸附，但随时间推移，铁离子占据基团位置，迫使铬离子重新回到矿液中。因此，折中选取吸附时间40~50min时，对于铬、铁离子均具有较大的吸附量。3、温度对铬铁离子吸附的影响分别称取35g树脂15份，置于250mL的锥形瓶中，然后加入25mL的矿液，恒温摇床控温振荡（130r·min-1），吸附温度分别为5、10、20、25和30℃，吸附时间45min，吸附平衡后，过滤，测定滤液中含铬铁离子的含量。不同温度平行三个样。实验结果见表3。由表3可以得知，铬、铁离子的吸附量在上述温度取值范围内呈上升趋势。低温对于树脂的吸附能力影响较大。因此，吸附温度应在不低于20℃的常温下进行。4、洗脱液硫酸铵不同浓度对铬铁离子脱附的影响称取20g吸附饱和的树脂15份，放入250mL三角烧瓶中，在烧瓶中分别加入30mL质量分数为1％、5％、10％、20%、30％的硫酸铵溶液，于常温下以130r·min-1的振荡频率在恒温摇床中振荡至平衡（2h以上），收集洗脱液，并测定溶液中铬铁离子的含量。实验结果见表4。由表4可以得知洗脱液浓度对饱和树脂中铬的洗脱率影响不大，选5~10%硫酸铵的洗脱液时，对铬、铁的洗脱率都能达到最大。5.洗脱液不同体积的水对铬铁离子脱附的影响称取20g饱和的树脂9份，放入250mL三角烧瓶中，在烧瓶中分别加入15、20和30mL的超纯水，于常温下以130r·min-1的振荡频率在恒温摇床中振荡至平衡，收集洗脱液，并测定溶液中铬、铁离子的含量。实验结果见表5。由表5可以得知，20mL的洗脱液对20g饱和树脂中铬的洗脱率较高。则洗脱时优选用洗脱液与饱和树脂的质量体积比为1~1.5mL/g。上述实验表明，001×7阳离子交换树脂对采用浓硫酸与浓磷酸配制的混合酸液溶解（模拟工业铬铁废液）的铬铁矿能达到较高的铬本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，是在工业铬铁矿液加入001×7阳离子交换树脂，常温下恒温振荡吸附；吸附平衡后离心分离；饱和的树脂用硫酸铵溶液或水作为洗脱液，于常温下恒温振荡洗脱至平衡，收集洗脱液。
【技术特征摘要】
1.利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，是在工业铬铁矿液加入001×7阳离子交换树脂，常温下恒温振荡吸附；吸附平衡后离心分离；饱和的树脂用硫酸铵溶液或水作为洗脱液，于常温下恒温振荡洗脱至平衡，收集洗脱液。2.如权利要求1所述利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，其特征在于：所述工业铬铁矿液中，铬离子的浓度为13.28~17.38mg/mL，铁离子的浓度为13.05~18.39mg/mL。3.如权利要求1所述利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，其特征在于：所述阳离子交换树脂的加入量为0.6~1.6g/mL。4.如权利要求1所述利用离子交换树脂吸附工业铬铁矿液中铬、铁离子的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：常国华，汪启瑞，陈映全，孙海丽，
申请(专利权)人：兰州城市学院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
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