离子交换法是铂族金属湿法冶金中一项很有应用前景的绿色环保技术,与传统的化学沉淀法和溶剂萃取法相比有很多优势,因此在铂族金属的分离提纯中得到了广泛的应用。针对铂族金属二次资源回收,介绍了阳离子交换树脂在铂族金属与贱金属分离中的工业应用和阴离子交换树脂在铂族金属富集、分离提纯中的研究及应用;同时也对分子识别技术在铂族金属分离提纯领域的应用做了简要的介绍。
离子交换树脂是带有官能活性基团、具有网状结构、不溶于水的一类高分子化合物,对一些金属离子以及金属配合离子具有选择性吸附的能力,利用离子交换树脂的这一特殊化学性能可将其用于湿法冶金中的富集和分离提纯过程。按交换树脂的活性官能团可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。离子交换树脂的富集与分离技术经过几十年来的研究与发展,尤其是在铀的提取工业以及钨的湿法冶金工业中都已经在大规模的应用。铂族金属的湿法冶金传统的富集分离方法主要是化学法和溶剂萃取,然而化学法分离提纯过程中操作步骤较冗长复杂、金属回收率低、生产成本高;萃取法分离提纯过程操作环境较差、污染较大。离子交换技术在富集、分离提纯铂族金属过程中具有分离效率高、操作简单、交换树脂可以再生利用等优点,尤其是在铂族金属二次回收中的应用其优点更突出。利用离子交换树脂回收铂族金属二次资源,工艺流程大幅缩短,铂族金属的回收率明显提高,为企业创造了较好的经济效益。
一、离子交换树脂富集、分离提纯铂族金属的原理
铂族金属湿法冶金的浸出过程主要是以氯化浸出为主,在浸出液中会有大量的氯负离子存在。在氯负离子存在的环境中,铂族金属离子很容易与氯负离子形成阴离子配合物,其反应方程式为:
而贱金属在氯离子存在的溶液中仍以水合阳离子形式存在。利用铂族金属和贱金属的这一化学性质差异,可用阳离子交换树脂吸附溶液中的贱金属阳离子,而铂族金属的配合阴离子仍然留在溶液中,实现铂族金属与贱金属分离。
在含氯离子溶液中,某些特殊的阴离子交换树脂可以从低浓度的铂族金属溶液中吸附铂族金属,吸附饱和的树脂经解吸后铂族金属浓度大幅度提高,高浓度的铂族金属料液可送去精炼提纯得到铂族金属产品。
利用阴离子交换树脂对不同铂族金属氯配物吸附能力的差异,专门对某种铂族金属进行选择性吸附,实现铂族金属之间的互相分离。一些特殊性能的阴离子交换树脂甚至对特定的铂族金属的阴离子配合物有很高的选择性吸附能力,让铂族金属的提纯分离更加快捷、高效。