CN109182776B - 一种从酸性水溶液中分离钯的方法 - Google Patents

一种从酸性水溶液中分离钯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从酸性水溶液中分离钯的方法，包括如下步骤，将吸附剂与硝酸水溶液混合，硝酸水溶液中离子形态的钯被吸附剂吸附分离，所述吸附剂由如结构式Ⅰ所示的化合物负载在载体上制成；所述硝酸水溶液中含有Pd(Ⅱ)和其他金属离子，其他金属离子为Na(I)、Li(I)、K(I)、Rb(I)、Cs(I)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Sr(Ⅱ)、Ba(Ⅱ)、Ru(Ⅲ)中的至少一种。本发明提供的从酸性水溶液中分离钯的方法，能够从硝酸水溶液中吸附分离出钯，选择性高，操作简单，且分离效率高。

Description

一种从酸性水溶液中分离钯的方法
技术领域
本发明涉及元素分离技术领域，具体涉及一种从酸性水溶液中分离钯的方法。
背景技术
贵金属钯具有特殊的结构，对氢气和氧气有特殊的吸附能力，因此，在工业催化领域占有无法取代的地位。
钯除了具有优良的催化活性之外，在很宽的温度范围内能保持化学惰性且具有熔点高、耐摩擦、耐腐蚀、延展性强、热电稳定性强等特性，被广泛应用于国民工业的各个领域。
在冶金行业以及乏燃料后处理产生的高放废液处理中，需要对金属元素钯进行分离，现有技术中，缺乏简单易行的分离手段。
发明内容
本发明提供了一种从酸性水溶液中分离钯的方法，能够从硝酸水溶液中吸附分离出钯，选择性高，操作简单，且分离效率高。
一种从酸性水溶液中分离钯的方法，包括如下步骤，包括如下步骤，将吸附剂与硝酸水溶液混合，硝酸水溶液中离子形态的钯被吸附剂吸附分离，所述吸附剂由如结构式Ⅰ所示的化合物负载在载体上制成：
所述硝酸水溶液中含有Pd(Ⅱ)和其他金属离子，其他金属离子为Na(I)、Li(I)、K(I)、Rb(I)、Cs(I)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Sr(Ⅱ)、Ba(Ⅱ)、Ru(Ⅲ)中的至少一种。
本发明中的吸附剂由载体，与如结构式I所示的化合物双(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸复合而成，对于钯具有特殊的吸附性能，能够从硝酸水溶液中分离得到钯。
本发明提供的吸附剂在硝酸水溶液中，对钯的吸附能力显著优于其他金属离子，能够将钯与其他金属离子分离。
作为优选，每g吸附剂与20-30mL硝酸水溶液混合。本发明提供的吸附剂选择性好，分离效率高，少量使用，即能达到理想的分离效果。
作为优选，所述载体为被覆聚合物的大孔SiO2。所述被覆聚合物的大孔SiO2为硅基-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物(SiO2-P)，是一类新型无机/有机载体材料，美国专利US6843921中公开了SiO2-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物，SiO2-P是一种含多孔二氧化硅载体颗粒的有机高聚合物复杂载体，其制备方法如下：
(1)将大孔的SiO2用浓硝酸洗涤、抽滤、去离子水洗至中性，重复10余次，干燥。
(2)真空并有氩气保护条件下，以1,2,3-三氯丙烷和m-二甲苯为溶剂，向大孔SiO2中加入48.7g的m/p-甲酸基苯乙烯，8.9g的m/p-二乙烯基苯，72.2g二辛基临苯二甲酸酯，54.0g甲基安息香酸钠，0.56gα,α-偶二异丁腈和0.57g1,1′-偶二环己胺-1-腈，由室温逐步加热到90℃，并保持13小时，之后，逐步冷却至室温。
(3)分别用丙酮和甲醇洗涤、抽滤上述产物，重复10余次，干燥。
本发明中，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式I所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
旋蒸时，使大部分二氯甲烷挥发至近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下，化合物分子进入载体的空隙中，然后将近干状态的物料在50-60℃下真空干燥至少24小时，得到吸附剂。
作为优选，每g如结构式I所示化合物溶解于80-100mL二氯甲烷中。如结构式I所示化合物与载体的质量比为1：8-10。
为了保证分离效果，优选地，吸附剂与硝酸水溶液在室温下(25±5℃)混合吸附，吸附时间为50-180min。混合吸附在振荡条件下进行，振荡速率为120-150rpm。
在进行元素分离时，硝酸水溶液中硝酸的浓度以及硝酸水溶液中金属离子的浓度均会影响分离效果，优选地，硝酸水溶液中，硝酸的浓度不大于1mol/L。进一步优选，硝酸水溶液中，硝酸的浓度为0.05-1mol/L。硝酸水溶液中，每种金属离子的浓度为5.0×10-4-1.0×10-3mol/L。
本发明从酸性水溶液中分离钯的方法，能够从硝酸水溶液中吸附分离出钯，选择性高，操作简单，且分离效率高。
附图说明
图1为本发明制备的吸附剂从硝酸水溶液中分离钯的吸附百分比随硝酸水溶液中硝酸浓度变化的关系图；
图2为本发明制备的吸附剂从硝酸水溶液中分离钯的吸附百分比随吸附时间变化的关系图。
具体实施方式
实施例1
将0.5g如结构式Ⅰ所示的化合物双(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸溶解于45.0mL二氯甲烷中，混合均匀得到溶液；向此溶液中加入4.5gSiO2-P搅拌均匀，并使用旋转蒸发仪，在减压条件下旋转蒸发使二氯甲烷挥发至物料到近干状态，然后再将近干状态的物料在55℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例2
将0.5g如结构式Ⅰ所示的化合物双(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸溶解于40.0mL二氯甲烷中，混合均匀得到溶液；向此溶液中加入4.0gSiO2-P搅拌均匀，并使用旋转蒸发仪，在减压条件下旋转蒸发使二氯甲烷挥发至物料到近干状态，然后再将近干状态的物料在50℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例3
将0.5g如结构式Ⅰ所示的化合物双(2,4,4-三甲基戊基)二硫代次膦酸溶解于50.0mL二氯甲烷中，混合均匀得到溶液；向此溶液中加入5.5gSiO2-P搅拌均匀，并使用旋转蒸发仪，在减压条件下旋转蒸发使二氯甲烷挥发至物料到近干状态，然后再将近干状态的物料在60℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例4-9
(1)将碱金属盐LiNO3、NaNO3、KNO3、RbNO3、CsNO3；碱土金属盐Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2；贵金属Pd(5％w/w)硝酸盐溶液以及Ru的硝酸盐溶液加入去离子水配制成同时含有多种金属离子的硝酸水溶液，硝酸水溶液中各金属离子的浓度为
2.0×10-3-5.0×10-3mol/L。
(2)在硝酸水溶液中加入浓硝酸和去离子水进行稀释，调节硝酸水溶液中的硝酸浓度分别为0.05、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mol/L，每种金属离子的浓度为5.0×10-4mol/L。
(3)将步骤(2)得到的含有11种金属元素的硝酸水溶液与实施例1制备的吸附剂接触混合，混合时的用量比为：每3.0mL硝酸水溶液对应0.15g吸附剂。
(4)将步骤(3)所得混合液在TAITECMM-10型振荡器上进行吸附实验，振荡器振荡速率为120rpm，室温298K下操作，吸附时间为60min，使吸附达到平衡，然后用ICP-OES测量吸附前后不同水相中各元素的含量。
实施例4-9的吸附结果如图1所示，图1中横坐标为硝酸水溶液中的硝酸浓度，纵坐标为吸附百分比。图1中，箭头所指示的位于最上方的曲线对应钯元素的吸附效果，其余元素吸附效果相近，均位于图中下方且具有重叠。
由图1可以看出，在硝酸水溶液中硝酸浓度为0.05-1mol/L的范围内，吸附剂对钯均具有良好的选择吸附性。
实施例10-15
(1)将碱金属盐LiNO3、NaNO3、KNO3、RbNO3、CsNO3；碱土金属盐Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Sr(NO3)2、Ba(NO3)2；贵金属Pd(5％w/w)硝酸盐溶液以及Ru的硝酸盐溶液加入去离子水配制成同时含有多种金属离子的硝酸水溶液，硝酸水溶液中各金属离子的浓度为2.0×10-3-5.0×10-3mol/L。
(2)在硝酸水溶液中加入浓硝酸和去离子水进行稀释，调节硝酸水溶液中的硝酸浓度为0.1mol/L，每种金属离子的浓度为5.0×10-4mol/L。
(3)将步骤(2)得到的含有11种金属元素的硝酸水溶液与实施例1制备的吸附剂接触混合，混合时的用量比为：每3.0mL硝酸水溶液对应0.15g吸附剂。
(4)将步骤(3)所得混合液在TAITECMM-10型振荡器上进行吸附实验，振荡器振荡速率为120rpm，室温298K下操作，分别在吸附时间为5min、15min、30min、60min、120min、180min时取样，并用ICP-OES测量吸附前后不同水相中各元素的含量。
实施例10-15的吸附结果如图2所示，图2中横坐标为吸附时间，纵坐标为吸附百分比。图2中，箭头所指示的位于最上方的曲线对应钯元素的吸附效果，其余元素吸附效果相近，均位于图中下方且具有重叠。由图2可以看出，在吸附时间达到60min时，吸附剂对钯的吸附百分比接近100％。

Claims (6)

1.一种从酸性水溶液中分离钯的方法，其特征在于，包括如下步骤，将吸附剂与硝酸水溶液混合，硝酸水溶液中离子形态的钯被吸附剂吸附分离，所述吸附剂由如结构式Ⅰ所示的化合物负载在载体上制成：
所述硝酸水溶液中含有Pd(Ⅱ)和其他金属离子，其他金属离子为Na(I)、Li(I)、K(I)、Rb(I)、Cs(I)、Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)、Sr(Ⅱ)、Ba(Ⅱ)、Ru(Ⅲ)中的至少一种；
吸附剂与硝酸水溶液在室温下混合吸附，吸附时间为50-180min；
混合吸附在振荡条件下进行，振荡速率为120-150rpm；
每种金属离子的浓度为5.0×10-4-1.0×10-3mol/L；
硝酸水溶液中，硝酸的浓度不大于1mol/L。
2.如权利要求1所述的从酸性水溶液中分离钯的方法，其特征在于，每g吸附剂与20-30mL硝酸水溶液混合。
3.如权利要求1所述的从酸性水溶液中分离钯的方法，其特征在于，所述载体为被覆聚合物的大孔SiO2。
4.如权利要求1所述的从酸性水溶液中分离钯的方法，其特征在于，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式I所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
5.如权利要求4所述的从酸性水溶液中分离钯的方法，其特征在于，每g如结构式I所示化合物溶解于80-100mL二氯甲烷中。
6.如权利要求4所述的从酸性水溶液中分离钯的方法，其特征在于，如结构式I所示化合物与载体的质量比为1：8-10。
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