離子交換法在鉬酸銨溶液中除釩的應用研究  

摘要：本文介紹了采用離子交換法在鉬酸銨溶液中除釩，將含釩的鉬酸銨溶液用氨水或NaOH調節pH值后，通過(guò)強堿性陰離子交換樹(shù)脂，釩被樹(shù)脂吸附而鉬不被吸附，從而使鉬酸銨溶液得到提純，樹(shù)脂吸附釩后用氨水或氫氧化鈉溶液解吸釩，再用酸溶液將樹(shù)脂轉型。采用離子交換法去除鉬酸銨溶液中的釩，樹(shù)脂用量少，鉬回收率高，生產(chǎn)效率高，設備簡(jiǎn)單，操作方便，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，經(jīng)濟效益好。

關(guān)鍵詞：鉬  釩  離子交換 吸附容量  洗脫率

1.前言

隨著(zhù)現代工業(yè)的飛速發(fā)展，鉬的用量不斷增加，其價(jià)格也持續上漲，優(yōu)質(zhì)鉬礦資源也越來(lái)越少。在各種類(lèi)型低品位鉬礦物和鉬系廢催化劑中，都含有一定量的釩。在鉬礦物的堿法分解及離子交換富集鉬的過(guò)程中，釩總是與鉬結伴而行。釩是鉬產(chǎn)品的有害雜質(zhì)，含少量釩的多鉬酸銨，外觀(guān)是淺黃色，肉眼就可識別，因而需要通過(guò)除釩來(lái)制備純化鉬化合物。

由于鉬釩在水溶液中的性質(zhì)非常相似，鉬釩難以分離。為了得到合格的鉬化合物，大家都對鉬釩分離進(jìn)行了大量的研究，并找到的一些鉬釩分離的方法。其中包括銨鹽沉釩法、溶劑萃取法、電化學(xué)離子交換法、電化學(xué)還原反萃法、螯合樹(shù)脂吸附法。銨鹽沉釩法和溶劑萃取法對鉬釩分離不徹底，后三種方法可使鉬酸銨產(chǎn)品中釩含量小于0.0015%，但是電化學(xué)離子交換法和電化學(xué)還原反萃法操作工藝復雜，而螯合樹(shù)脂吸附容量低，工業(yè)使用不理想。

經(jīng)專(zhuān)家研究，采用強堿性離子交換樹(shù)脂用于鉬酸銨溶液除釩，除釩效果好，樹(shù)脂吸附容量大，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，非常適合實(shí)際使用，并已在多家工廠(chǎng)得到應用。

2. 試驗部分

2.1試驗儀器和試劑

2.1.1 試驗樹(shù)脂   爭光強堿性陰離子交換樹(shù)脂D231-Ⅱ

2.1.2 試驗料液   實(shí)驗料液由鉬酸銨、偏釩酸銨試劑和去離子水配制而成。實(shí)驗料液Mo含量為62.36g/L，V含量為0.52 g/L，調節料液pH為6.5～7.5。

2.1.3 試劑    分析純鹽酸  分析純氫氧化鈉  分析純鉬酸銨  分析純偏鋇酸銨

2.1.4 試驗分析儀器

鉬的濃度用銅離子催化硫氰酸鹽法在722S型分光光度計上測定，釩的含量用硫酸亞鐵銨法滴定，氯離子含量測定采用硝酸銀滴定法，溶液的pH值由PHS-25數顯pH計測定。

2.1.5 試驗用交換柱  直徑為2.5cm，長(cháng)為200cm。

2.2 試驗過(guò)程

新樹(shù)脂先用去離子水浸泡24小時(shí)，讓樹(shù)脂充分溶脹，再用去離子水洗至浸泡水澄清無(wú)雜質(zhì)。對樹(shù)脂進(jìn)行預處理，用4%鹽酸溶液和4%氫氧化鈉溶液交替處理2次，每次用2倍樹(shù)脂體積的用量浸泡8小時(shí)并用去離子洗至中性。最后用4倍樹(shù)脂體積4%的鹽酸溶液將樹(shù)脂處理成氯型，用去離子水洗至中性，備用。

取200ml處理好的D231-Ⅱ樹(shù)脂裝填在交換柱中，在室溫條件下，將配制好的料液從上向下通過(guò)樹(shù)脂層，運行流量為200ml/h，每?jì)尚r(shí)取交換柱流出液檢測Mo和V和含量。

運行時(shí)，交換柱流出液中V含量達0.02g/L時(shí)，停止吸附。這樣可確保鉬酸銨成品中釩含量小于0.0015%。當樹(shù)脂吸附飽和后，用4樹(shù)脂體積5%氨水溶液(或5%氫氧化鈉溶液)進(jìn)行解析，用去離子水洗到pH值為8，再用4倍樹(shù)脂體積5%鹽酸溶液將樹(shù)脂轉成氯型，用去離子水洗至pH值為中性，再進(jìn)行下一個(gè)周期的吸附。

2.3   試驗數據

不同周期試驗數據見(jiàn)表1，樹(shù)脂吸附曲線(xiàn)見(jiàn)圖1、圖2。

表1  三個(gè)周期D231-Ⅱ在鉬酸銨溶液中除釩流出液中Mo和V含量

表4  三個(gè)周期D231-Ⅱ樹(shù)脂在鉬酸銨溶液中除釩的吸附容量、洗脫量和洗脫率

2.4 數據分析

   圖1、圖2、圖3是D231-Ⅱ樹(shù)脂鉬酸銨溶液中除釩的吸附曲線(xiàn)。從三個(gè)圖變化曲線(xiàn)可以看出，D231-Ⅱ樹(shù)脂對料液中的鉬和釩都有吸附作用，當流出液為1BV時(shí)鉬開(kāi)始穿透，隨著(zhù)運行繼續，流出液中鉬的濃度迅速上升。當流出液為8BV時(shí)，進(jìn)料液和流出液中鉬的濃度基本一樣，這時(shí)流出液中釩基本檢測不出。當流出液為20BV時(shí)，流出液中才能檢測出微量的釩。若以釩含量大于0.02g/L為失效終點(diǎn)，樹(shù)脂對釩的吸附容量約為16.0g/L-R，處理料液量為26BV。

從表1和表2三個(gè)周期的運行數據來(lái)看，三個(gè)周期的運行結果基本一樣，說(shuō)明D231-Ⅱ樹(shù)脂吸附釩的重復性好、洗脫率高。D231-Ⅱ作為一種大孔強堿性陰樹(shù)脂，具有特殊的孔結構和比表面積，在pH為6.5～7.5時(shí)，D231-Ⅱ樹(shù)脂對釩的吸附選擇性大于對鉬的吸附選擇性。經(jīng)再生洗脫后，此樹(shù)脂可重復使用。同時(shí)，該樹(shù)脂抗污染能力強，具有很高的吸附能力、耐溫性、穩定性和機械強度，非常適合實(shí)際生產(chǎn)。

3 結論

綜合D231-Ⅱ樹(shù)脂在鉬酸銨溶液中除釩的運行、吸附和洗脫試驗情況，可以得出以下結論：

3.1 采用D D231-Ⅱ樹(shù)脂可以很好地用于鉬中除釩。在pH為6.5～7.5時(shí)，D231-Ⅱ樹(shù)脂對釩的吸附選擇性很高，吸附率通常大于99％。D231-Ⅱ樹(shù)脂吸附釩后，流出液中釩含量很低。用稀氨水（稀堿液）脫附，洗脫率可達99％以上，且脫附峰集中，無(wú)殘留現象。

3.2 D231-Ⅱ樹(shù)脂有較高的耐氧化、耐酸堿、耐有機溶劑的性能，機械強度較好，在正常情況下，樹(shù)脂年損耗率小于5％。

3.3 采用D231-Ⅱ樹(shù)脂吸附鉬酸銨溶液中的釩，工藝簡(jiǎn)單，分離效果好，不需要特殊設備，技術(shù)容易掌握，可實(shí)現自動(dòng)化。