CN103741176B - 分离含锡液中亚铁离子的方法 - Google Patents

分离含锡液中亚铁离子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种分离含锡液中亚铁离子的方法，包括将萃取剂与含锡液接触，以及再将萃取剂与含锡液分离，其特点在于，所述萃取剂为三癸胺；所述含锡液中氯化氢浓度≥140g/L。采用本发明可以将亚铁离子从含锡液中直接萃取分离出来，萃取率可达98.7%以上，且保持亚锡离子低的萃取率，甚至低至0.65%以下，而萃取剂可重复使用，成本更低。

Description

分离含锡液中亚铁离子的方法
技术领域
本发明属于亚铁离子的分离，具体涉及含锡液中亚铁离子的分离。
背景技术
在电镀工业中，电镀锡的应用非常广泛。酸性镀锡层具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易钎焊、柔软、熔点低和延展性好等优点，还具有良好的装饰效果。故镀锡层可作为可焊性镀层，也可作为装饰性镀层来使用。通过特殊的前处理工艺，在复合材料的表面形成结合牢固、致密、光亮、均匀的合金镀层。在一定的范围内，甚至可以代替银镀层，降低对人体的毒害程度，广泛应用于电工、电子、食品、轻工业等行业中。
在进行镀锡工艺时，需要一步光亮镀锡层的操作。因为镀锡液是强酸性的，不可避免地会对钢带基体产生腐蚀作用，从而在镀液中会出现二价铁离子，并积累在镀液中，使得镀层的耐腐蚀性、钎焊性和软熔光泽性等大大降低；与此同时，镀锡液中的Sn(II)将会被空气中的氧气氧化成Sn(Ⅳ)，而二价铁离子的存在更催化了这种氧化反应的速度，造成严重混浊，大大降低镀液的性能。
溶剂萃取是一种有效而成熟的分离技术，广泛应用于湿法冶金、电镀等工业中。与沉淀法相比，萃取分离技术的优点主要是工艺流程短、化工原料及能源消耗较低、金属回收率高等等。
N235属于碱性萃取剂，是以C8～C10为主的混合三脂肪胺，分子式：R3N，其中R为C8-10的烷基，工业品在常温下为无色或者浅黄色透明油状液体，其应用非常广泛，现有研究表明，N235萃取各种金属离子能力从大到小为：Zn2+、Fe3+、Cu2+、Co2+、Fe2+、Ni2+等，也即Fe(III)的N235络合物远比Fe(II)的N235络合物更稳定。此外，由于铁和锡在金属活动性顺序表中相邻，Sn(II)和Sn(Ⅳ)的氢氧化物的溶度积常数远远小于相应的Fe(II)和Fe(III)的氢氧化物的溶度积常数，故在进行萃取时，部分锡将会不可避免地被协同萃取出，导致锡的部分损失。因此，目前用N235萃取分离铁的研究主要针对于铁（III）的分离，而对于直接分离Fe(II)，特别是对于镀锡液中亚铁离子的萃取分离研究还很少。
发明内容
本发明的目的是提供一种从含锡液中萃取分离出亚铁离子的方法。
本发明实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种分离含锡液中亚铁离子的方法，包括将萃取剂与含锡液接触，以及再将萃取剂与含锡液分离，其特征在于，所述萃取剂为三癸胺；所述含锡液中氯化氢浓度≥140g/L。
进一步，所述含锡液中氯化氢浓度≥180g/L。
更进一步，所述含锡液中氯化氢浓度为180～250g/L。
进一步，所述萃取剂用有机溶剂稀释。
进一步，所述有机溶剂为煤油或石油醚。
进一步，萃取剂与含锡液接触时，温度≥50℃。
进一步，萃取剂与含锡液接触时，温度为50～60℃。
进一步，所述含锡液为镀锡液。
进一步，将萃取剂与含锡液分离后得到的萃取液中反萃出亚铁离子的过程：包括将盐酸与萃取液接触，以及再分离出水相。
进一步，所述盐酸浓度为0.05～1mol/L。
进一步，所述盐酸浓度为0.5～1mol/L。
反萃时，萃取液与盐酸的体积比优选1：(2～10)。优选为1：(3～5)。
三癸胺用于萃取分离镀锡液中的亚铁离子。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如无特别说明，在本发明的实施例中所述的镀锡液和N235萃取液均通过如下方法得到：
将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O溶于20mL2mol/L的盐酸水溶液中，再定容到100mL，配制成0.1mol/L的亚铁标准溶液；将SnCl2·6H2O溶于20mL2mol/L的盐酸水溶液中，再定容到100mL，配制成0.1mol/L的亚锡标准溶液。
将上述20mL的亚铁标准溶液和20mL的亚锡标准溶液混合，配制成镀锡液模拟液（以下简称为镀锡液）。
萃取剂选用三癸胺，CAS号：1070-01-5，又名：N,N-二癸基癸胺，用80mL的石油醚将20mL的三癸胺稀释成浓度为20%的N235萃取液。
实施例1
在烧杯中，加入40mL的镀锡液加入10mL400g/LHCl溶液，混匀后，加入5mLN235萃取液，用薄膜封口，水浴恒温磁力搅拌，转速为20r/s，萃取温度为50℃，搅拌20min后，转入分液漏斗中静置15min分层，分别收集水层和有机层，水层为萃余相，有机层为萃取相。
实施例2
在烧杯中，加入40mL的镀锡液加入20mL400g/LHCl溶液，混匀后，加入5mLN235萃取液，用薄膜封口，水浴恒温磁力搅拌，转速为20r/s，萃取温度为50℃，搅拌20min后，转入分液漏斗中静置15min分层，分别收集水层和有机层，水层为萃余相，有机层为萃取相。
实施例3
在烧杯中，加入40mL的镀锡液加入30mL400g/LHCl溶液，混匀后，加入5mLN235萃取液，用薄膜封口，水浴恒温磁力搅拌，转速为20r/s，萃取温度为50℃，搅拌20min后，转入分液漏斗中静置15min分层，分别收集水层和有机层，水层为萃余相，有机层为萃取相。
实施例4
在烧杯中，加入40mL的镀锡液加入40mL400g/LHCl溶液，混匀后，加入5mLN235萃取液，用薄膜封口，水浴恒温磁力搅拌，转速为20r/s，萃取温度为50℃，搅拌20min后，转入分液漏斗中静置15min分层，分别收集水层和有机层，水层为萃余相，有机层为萃取相。
实施例5
在烧杯中，加入40mL的镀锡液加入50mL400g/LHCl溶液，混匀后，加入5mLN235萃取液，用薄膜封口，水浴恒温磁力搅拌，转速为20r/s，萃取温度为50℃，搅拌20min后，转入分液漏斗中静置15min分层，分别收集水层和有机层，水层为萃余相，有机层为萃取相。
实施例1～5（编号分别为1～5）的萃取分离结果见下表：
。
（采用分光光度法和EDTA滴定法测定样品中的Fe（II）和Sn（II）浓度）
由上述实验，可以看出，亚铁离子的萃取率直接受镀锡液中氯化氢浓度的影响，当HCl浓度≥140g/L时，Fe（II）的萃取率可达98.7%，但Sn（II）的萃取率也有24%，当HCl浓度≥180g/L时，Fe（II）的萃取率高达99.8%，而Sn（II）的萃取率低到0.65%以下。
在相同条件下，萃取所用时间对亚铁离子和亚锡离子的萃取率波动在±0.5%以内，基本无影响，一般可控制在10～50min。
在相同条件下，萃取时的温度对萃取率的波动也在±0.5%以内，基本不影响亚铁离子和亚锡离子的萃取率，但温度低于50℃，特别是在20～40℃时，容易出现第三相有机相，即萃取相分成两相，为避免第三相的出现，可将温度设置在50℃以上，优选50～60℃，这样可避免添加辅助剂。
N235萃取液也可按少量多次的原则加入进行萃取。
实施例6
将实施例5分离得到的萃取相与15mL0.05mol/L的HCl溶液混合，在梨形分液漏斗中充分震荡反萃，反萃1次，反萃时间为3min。反萃结束后静置20min，待清晰分层后，收集水层反萃液。
实施例7
将实施例5分离得到的萃取相与15mL0.1mol/L的HCl溶液混合，在梨形分液漏斗中充分震荡反萃，反萃1次，反萃时间为3min。反萃结束后静置20min，待清晰分层后，收集水层反萃液。
实施例8
将实施例5分离得到的萃取相与15mL0.5mol/L的HCl溶液混合，在梨形分液漏斗中充分震荡反萃，反萃1次，反萃时间为3min。反萃结束后静置20min，待清晰分层后，收集水层反萃液。
实施例9
将实施例5分离得到的萃取相与15mL1.0mol/L的HCl溶液混合，在梨形分液漏斗中充分震荡反萃，反萃1次，反萃时间为3min。反萃结束后静置20min，待清晰分层后，收集水层反萃液。
实施例10
将实施例5分离得到的萃取相与15mL1.5mol/L的HCl溶液混合，在梨形分液漏斗中充分震荡反萃，反萃1次，反萃时间为3min。反萃结束后静置20min，待清晰分层后，收集水层反萃液。
实施例11
将实施例5分离得到的萃取相与15mL2.0mol/L的HCl溶液混合，在梨形分液漏斗中充分震荡反萃，反萃1次，反萃时间为3min。反萃结束后静置20min，待清晰分层后，收集水层反萃液。
实施例6～11（编号分别为1～6）的反萃结果见下表：
。
由反萃结果可以看出，HCl溶液浓度大于1.0mol/L后，亚铁离子反萃取率急剧下降，特别是在1.5mol/L以上，如为2.0mol/L时，几乎不能反萃出亚铁离子。因此，反萃时，HCl溶液的浓度优选为0.05～1.0mol/L。
反萃取后回收的N235萃取液重新用于实施例5中亚铁离子的萃取，重复5次后，Fe（II）的萃取率仍高达98.9%，而Sn（II）的萃取率低到1.7%以下，具有良好的重复性。

Claims (8)

1.一种分离含锡液中亚铁离子的方法，包括将萃取剂与含锡液接触，以及再将萃取剂与含锡液分离，其特征在于，所述萃取剂为三癸胺；所述含锡液中氯化氢浓度140～250g/L。
2.根据权利要求1所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，所述含锡液中氯化氢浓度为180～250g/L。
3.根据权利要求1所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，所述萃取剂用有机溶剂稀释。
4.根据权利要求3所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，所述有机溶剂为煤油或石油醚。
5.根据权利要求1～4任一所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，萃取剂与含锡液接触时，温度≥50℃。
6.根据权利要求5所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，萃取剂与含锡液接触时，温度为50～60℃。
7.根据权利要求1～4任一所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，将萃取剂与含锡液分离后得到的萃取液中反萃出亚铁离子的过程：包括将盐酸与萃取液接触，以及再分离出水相。
8.根据权利要求7所述分离含锡液中亚铁离子的方法，其特征在于，所述盐酸浓度为0.05～1mol/L。
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