锌电解液的提纯方法ppt课件.ppt

锌电解液的提纯方法 演讲人 王肖懿 1 锌电解液的提纯方法 1 简述常见的提纯分离方法2 锌电解液的纯化 2 常见的分离提纯方法 沉淀分离法是利用沉淀反应有选择地沉淀某些离子 而其它离子则留于溶液中从而达到分离的目的 它发生的必要条件是溶液体系对某些离子是饱和的 1 沉淀 例 3 常见的分离提纯方法 在应用沉淀分离技术时 需要考虑三种因素 沉淀的方法和技术应具有一定的选择性 才能使目标成分得到较好分离 纯度较高 对于一些活性物质 如酶 蛋白质等 的沉淀分离 必须考虑沉淀方法对目标成分的活性和化学结构是否破坏 对于食品和医药中的目标成分的沉淀分离 必须充分估量残留物对人体的危害 4 萃取 原理 利用物质在互不相溶的两相中溶解度或分配系数的不同达到提取 分离及纯化的 即 萃取是通过溶质在两相的溶解竞争而实现的 分配定律 在一定温度下 此有机化合物在有机相和水相的浓度之比为一常数 分配定律数学表达式 CA CB K 溶解度之比 常见的分离提纯方法 5 常见的分离提纯方法 萃取效率 使用一定量的有机溶剂去萃取一定量的水溶液中的有机物质 应该采取 少量多次 的方法 这样既节省溶剂 又可以实现高的萃取率 利用分配定律可以定量地说明萃取次数 溶剂量与萃取后剩余物之间的关系 即 6 常见的分离提纯方法 对有机萃取剂的要求 与水不溶且易分层 被萃取物在其中溶解度大 萃取剂与被萃取物不发生反应 且易分离 一般使用低沸点溶剂 7 常见的分离提纯方法 原理 置换反应 displacementreaction 是无机化学反应的四大基本反应类型之一 指一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应 可表示为 A BC B AC或AB C AC B除此之外 也可以指路易斯酸间的置换反应 此时并不需要单质参与反应 置换 根据反应环境的类别 置换反应有以下2种情况 1 干态置换在加热或高温条件下固体与固体或固体与气体发生的置换反应 2 湿态置换在水溶液中进行的置换反应 8 锌电解液的纯化 冶金方法或过程分为湿法冶金和火法冶金 湿法冶金是在水溶液中进行的提取冶金过程 用试剂浸出矿石 精矿或其他原料中所含的有价组分 使其进入液相 再对液相中的组分进行分离和富集 最后以金属或其他化合物的形式加以回收的方法 整个湿法冶金过程分为三个步骤 浸出 净化 金属沉积 9 中性浸出高温高酸酸性浸出锌焙砂高温高酸浸出流程 10 锌电解液的纯化 锌焙砂的浸出是多段浸出 最终得到的浸出液除含锌离子 160 165g L 外 还含有各种杂质离子 这些杂质离子有 Fe3 Fe2 Cu2 Co2 Ni2 锑 Sb 砷 As 等 其中高温高酸浸出液中铁离子浓度高达30g L以上 其他杂质浓度较低 但危害大 都要进行净化分离 杂质在锌电解过程的影响 降低电流效率 杂质电解沉淀积后形成杂质M 锌微电池 使锌复溶 氢在杂质金属上的超电势大都低于在金属锌上的超电势 使氢容易析出 影响金属锌的质量 化学质量和物理质量 11 锌电解液的纯化 湿法冶金纯化方法 离子沉淀法 置换法 有机溶剂萃取法离子交换法 膜分离法 结晶法等 对净化液的要求 Cu 0 0005g L Ni 0 001g L Co 0 003 0 005mg L 砷 锑 锗的浓度低于0 0001g L 12 表1锌焙砂中性浸出液的成分 g L 表2净化后的新液成分 g L 13 锌电解液的纯化 1 中性浸出液中Fe2 的氧化和Fe3 与As Sb的共沉淀分离 铁沉淀 Fe2 离子水解沉淀的pH较高 甚至高于Zn2 水解的pH 所以不能用水解法除Fe2 需要将Fe2 氧化为Fe3 后 才能用中和法控制pH约5将其水解除去 氧化剂常用的是软锰矿 MnO2 或空气 MnO2 2Fe2 4H Mn2 2Fe3 4H2O As Sb的沉淀 pH大于5时 Fe3 全部水解生成Fe OH 3胶体 胶体的等电点在pH 5 2左右 小于5 2时 胶体带正电 而在此pH值时 As和Sb以AsO43 和SbO43 形态存在 它们相互吸引而共沉淀 这也是中性浸出终点pH为什么控制在小于5 2的原因 为了将Sb和As沉淀完全 溶液中的铁含量应在Sb As总量的10倍以上 14 高温 高酸浸出液中Fe离子浓度在30g L以上 如此高的杂质铁不能用简单的水解法分离 1960年以来 工业上先后用更先进的黄钾铁矾法 转化法 针铁矿法 赤铁矿法除铁 这些方法的优点是 铁的沉淀结晶性能好 易沉降 过滤和洗涤 锌电解液的纯化 2 高温 高酸浸出液中铁的沉淀方法 黄钾铁矾法应用最普遍 可以直接将Fe3 沉淀 针铁矿法和赤铁矿法需要控制较低的Fe3 的浓度 为此需要将大部分Fe3 还原为Fe2 15 黄钾铁矾法为了减少碱的消耗 高温 高酸浸出液可先用锌焙砂预中和 调节pH为1 1 1 5 过滤 得到的渣返回高温 高酸浸工段 滤液加入阳离子M M 为NH4 Na K 等 加热至90 100oC 保温3 4h 生成铁矾沉淀 过滤 铁矾外排 滤液残留的铁浓度为1 3g L 用于中性浸出 3Fe2 SO4 3 2MOH 10H2O 2MFe3 SO4 2 OH 6 5H2SO4 锌电解液的纯化 16 锌电解液的纯化 3 硫酸锌溶液 中性浸出液 的净化 中性浸出过程中 铁 砷 锑 锗等杂质大部分水解沉淀除去 但还含有各种其他杂质离子 它们分别是铜 镉 钴 镍 氟和氯以及少量砷 锑等离子 这些离子对锌的电解都十分有害 需要净化除去 净化除铜镉工业上用锌粉置换法分离硫酸锌溶液中的铜镉 置换法的理论依据是锌的活性比铜镉大 Zn Cu2 Cu Zn2 Zn Cd2 Cd Zn2 除铜镉条件 温度45 50oC 锌粉用量为理论用量的1 6 2 0倍 锌粉粒度为0 105 0 125mm以下 17 锌电解液的纯化 净化除钴热力学上锌粉可以将钴置换沉淀完全 但由于动力学因素的影响 也就是反应速度太慢 实际过程中需要加入添加剂才能将钴沉淀完全 添加剂有铜盐 砷盐 锑盐等物质 A 锑盐法锑盐法是在硫酸锌溶液中加入锑盐 酒石酸锑钾 通过形成Sb Zn微电池降低钴的超电势达到除钴的目的 置换钴的温度50oC 另外还有黄药除钴法等 18 锌电解液的纯化 B 铜盐和砷盐法在中性或弱酸性硫酸锌溶液中加入铜盐或砷盐 温度为75 80oC 铜离子首先被锌置换 形成Cu Zn微电池 降低了钴的超电势 使钴易