مقاله 30 : استخراج همزمان روي - كادميوم از محلول ليچينگ روي توسط

[hamid96]

چكيده
استخراج حلالي يكي از روشهاي تصفيه فلزات از محلول ها و پس آبهاي صنعتي مي باشد كه
طي آن يونهاي فلزي از يكديگر جدا مي گردند. در آزمايشات انجام شده تاثير برخي
تعادلي محلول، pH از پارامترهاي موثر بر روي روند استخراج همزمان روي و كادميوم نظير
غلظت عامل استخراج كننده و درجه حرارت مورد بررسي قرار گرفته است. بر اساس نتايج
٠ و / ٠ تا ٨ / از ٣ pH بدست آمده بهترين شرايط جدا سازي روي و كادميوم در محدودة
١٠ % تا ٢٠ % و دماي ٤٠ تا ٦٠ درجه سانتيگراد مي باشد . اين درحاليست كه D2EHPA​

خالص در يک مرحله استخراج انجام

D2EHPA استخراج همزمان روي و کادميوم توسط​

مي باشد Modifier نخواهد گرفت و براي استخراج يك مرحله اي نياز به استفاده از​

ضريب توزيع، درصد استخراج ، ​

pH ،D2 EHPA ، واژه هاي كليدي: استخراج حلالي، روي، كادميوم​

مقدمه​

فلزات سنگين بيشتر اجزاء بسيار زيان بخش باطله ها و پس آبهاي صنعتي را تشكيل مي دهند​

. با ​

توجه به سمي بود برخي از اين فلزات بايد اين فلزات را از باطله ها و پس آبهاي صنعتي خارج​

.​

[ نمود. به عبارت ديگر اين فلزات مواد با ارزشي هستند كه بايد بازيابي شوند[ ١​

فلز کادميويم عنصري بسيار سمي است، که وجود آن در محيط زيست به ويژه محلول در آبهاي​

زير زميني منجر به امراض کليوي و ناراحتي هاي ريوي از جمله تنگي نفس مي گردد. از طرف​

ديگر کادميوم عنصري استراتژيک مي باشد، که در صنايع انرژي هسته اي به عنوان کاهنده​

نوترون مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنين اين عنصر در ساخت باتريهاي کادميوم- نيکل دار​

استفاده مي شود. در صنايع سرب و روي مقداري از اين عنصر به صورت باطله به همراه عناصر​

ديگر نظير نيکل، کبالت، مس و... وارد محيط زيست به ويژه آبهاي زير زميني مي گردد.​

بنابراين فرايند استخراج کادميوم از باطله ها و پس آبهاي صنعتي از ديدگاه اقتصادي و زيست​

.[ ​

محيطي جالب به نظر مي رسد[ ١​

براي بازيابي فلزات سنگين از باطله ها و پس آبهاي صنعتي چندين روش وجود دارد. بعضي از​

آنها بر پايه استخراج حلالي يون فلز از محلول مي باشند كه در آن يون فلزي جايگزين​

:[ ​

هيدروژن اسيدي استخراج كننده آلي طبق واكنش زير مي باشد[ ٢​

λ ​

[RH m]+mM n+⇔[R H m](λ −n)R nM m+m.nH + (١)​

با توجه به خاصيت استخراج كننده هاي اسيدي در تشكيل پيوند هيدورژني مي توان در مورد آن​

مولكول λ چنين تصور كرد كه مولكولهاي استخراج كننده به صورت پليمري است و​

يون هيدورژن را با فلز تعويض نمايند [ ٤]. با توجه m ساختاري را ايجاد كرده اند كه مي توانند​

به رابطه نوق ضريب توزيع يون فلز بين فاز آيي و آلي بصورت زير مي باشد:​

m.n pH log[RHm] (m 1)log[Mn ] ​

(٢)​

2.3R​

Sapp​

2.3RT​

Happ​

logD= − + + +λ + − +​

Δ Δ​

بصورت زير تعريف ​

D به ترتيب انتالپي و انتروپي ظاهري بوده و ΔSapp. و ΔHapp. كه در آن​

مي شود:​

[ ] ​

(٣)​

[ ]​

aq​

or​

M​

D M​

Σ​

= Σ​

در فرآيند پالايش هدف جدايش انتخابي فلزات از محلول مي باشد ​

. بنابراين بايد شرايط​

و غلظت ماده استخراج كننده بصورتي انتخاب شوند تا ضريب توزيع pH محيطي از جمله​

يك يون فلزي افزايش و يون فلزي ديگر كاهش يابد. با توجه به اين توضيح تابع​

فاكتور جدايش ) بصورت: ) β​

(​

٤)​

N​

M​

D​

D β =​

در محلول ​

N,M بيانگر ضريب توزيع دو يون فلزي DN , DM تعريف مي شود. در اين تابع​

برحسب پارامترهاي مختلف بصورت زير: β مي باشند. با بكارگيري معادلات ( ٢) و( ٤) فاكتور​

K pH L log​

[RH ] C (٥)​

2.3R​

S​

2.3RT​

logβ H m + + + +​

−​

=​

( ​

تفاوت ضرايب ذكر شده در معادله ( ٢ L,K,S.H بدست مي آيد. كه در اين رابطه ضرايب​

مقدار ثابت مي باشد. C بوده و N,M براي دو يون فلزي​

مطالب مندرج در اين مقاله نتايج تحقيقاتي هستند، كه استخراج همزمان روي و کادميوم را مورد​

بررسي قرار مي دهد. در اين مقاله شرايط محيطي مناسب جهت استحصال جداگانه روي و​

رقيق شده در كروزين مورد بررسي قرار گرفته D2EHPA كادميوم توسط حلال آلي​

است.​

 

[hamid96]

روش تحقيق


يونهاي فلزي روي و كادميوم موجود در فاز آبي بصورت جداگانه از توسط محلولهاي آلي


كه رقيق شده در كروزين استخراج گرديدند. D2EHPA ٢٠ و ٣٠ درصد ،١٠ ، شامل ٥


غلظت يونهاي فلزي روي وكادميوم در محلول آبي جداگانه ٥ گرم در ليتر بوده است. در اين


آزمايش حجم هاي مساوي از محلول هاي آبي و آلي به مدت يك ساعت توسط يك دستگاه


هم زن مكانيكي به هم زده مي شوند تا به تعادل برسند. بعد از جدايش فازهاي آبي و آلي توسط


متر ديجيتالي مدل زاگ pH تعادلي محولهاي آبي توسط يك دستگاه pH ، قيف دكانتور


شيمي اندازه گيري شد. همچنين براي تعيين درصد استخراج و ضريب توزيع يون فلزي ميان فاز


آبي و آلي، غلظت محلولهاي آبي بعد از تعادل به روش تيتراسيون با استفاده از محلول


اندازه گيري شد. آزمايشات فوق در سه دماي EirochromblackT و شناساگر EDTA


٦٠،٤٠،٢٥ درجه سانتي گراد با دقت دماي ١ ​

± انجام شد. براي كنترل درجه حرارت از يك
حمام بن ماري استفاده گرديد.​

نتايج و بحث​

را براي يون روي و كادميوم بصورت زير تعريف مي شود​

: β تابع​

و​

β = f(pH,[RH],T) (٦)​

cd
zn​

D​

β =​

D​

به سمت بي نهايت يا صفر ميل نمايد، استخراج​

β با توجه به رابطه فوق در صورتيكه مقدار
يكي از اين دو عنصر به سمت صفر ميل خواهد نمود، كه در اين صورت جدايش دو يون بصورت
بهينه انجام خواهد گرفت.​

بر ميزان استخراج​

​

: pH تاثير​

٥ روي و کادميم با غلظت​

gr/lit آزمايشهايي با استفاده از محلولهاي pH براي بررسي تاثير
هاي متفاوت اسيد و باز انجام گرفت. شكل ( ١) منحني هاي استخراج روي كادميوم را براي
در دماي ٢٥ درجه سانتي گراد نشان مي دهد. با D2EHPA % استخراج كننده حاوي ٣٠
هاي بالاتري نسبت به فلز pH توجه به اين شكل ملاحظه مي شود كه استخراج فلز روي در
اي كه در آن ٥٠ درصد از فلز استخراج pH مقدار ) pH كادميوم انجام مي گيرد . مقدار 0.5​

٠مي باشد​

. بنابراين / ٠ و ٢٨ / مس شود) براي استخراج روي و كادميوم به ترتيب برابر ٨
درصورت استخراج ٥٠ % يون كادميوم از فاز آبي ميزان ناچيزي يون روي وارد فاز آلي
مي شود.​

نشان داده شده است​

. همانطور كه در اين pH برحسب β در شكل ( ٢) تغييرات لگاريتم تابع
بصورت خطي است. شيب اين خط برابر با pH برحسب β شكل ملاحظه مي گردد، تغييرات
در رابطة ( ٥) مي باشد. همانطور كه در اين pH ٠ مي باشد. اين مقدار بيانگر ضريب تغييرات /٧٤​

(​

کاهش مي يابد. همانطور كه در شكل( ١ β مقدار تابع pH شكل مشاهده مي شود با افزايش
٠/٣ – ١/ ٠ و براي كادميوم ٣ /٢ – ٢/ براي استخراج روي ٥ pH ملاحظه مي شود در محدوده
به سمت بي نهايت يا صفر ميل نخواهد كرد. β مي باشد. تحت شرايط فوق هيچگاه تابع​