مقاله رایگان درباره ظرفیت جذب، فرایند ترکیب، اکسیداسیون

دانلود پایان نامه

م، زمان و دماهای تعلیق مختلف بررسی شد. pH محلول نقش تعیین کنندهای در ترسیب یونهای فلزی، انحلال سطحی و جذب یونهای فلز بر روی NiO ایفا میکند. آزمایشات جذب مقدماتی نشان داد که انتخاب پذیری NiO برای جذب یونهای دو ظرفیتی مختلف به صورت Pb Zn Co Cd به دست آمد، که به ثابت تعادل هیدرولیز این یونها بستگی دارد. در این رزین طی فرایند تبادل یونی یونهای هیدروژن در سطح NiO جایگزین یونهای فلزی میشوند. جذب کادمیوم روی NiO به وسیلهی مدل جذب ایزوترم اصلاح شده لانگمویر توصیف شد (Mahmood et al., 2011).
کامارینا و همکارانش در سال 2009 حذف کادمیوم با استفاده از تبادلگر یونی تیتانوسیلیکات ETS-1053 به منظور ارزیابی میزان حذف در فاضلابهای صنعتی را مطالعه کردند. یک سری آزمایشات در راکتور مخلوط شوندهی ناپیوسته برای مطالعهی سینتیک و تعادل تبادل یونی انجام شد. نتایج نشان داد که pH به طور قابل توجهی روی ظرفیت تبادل یونی این تبادلگر تاثیر میگذارد (Camarinha et al., 2009).
باریرا و همکارانش اثر pH و دما روی حذف کادمیوم از محلول آبی با استفاده از تیتانوسیلیکا ETS-4 را بررسی کردند. نتایج نشان داد که با افزایش دما میزان حذف کادمیوم افزایش مییابد. میزان حذف در pH=6 از pH=4 خیلی بیشتر بود و این اهمیت استفاده از این رزین را دو چندان کرده است. ظرفیت جذب بعد از 12 ساعت از محلول آبی با غلظت کادمیوم ppm85/0 با استفاده از 3/50 میلیگرم رزین، 6/99% به دست آمد (Barreira et al., 2009). در جدول 2-5 درصد حذف کادمیوم با استفاده از رزینهای مختلف نشان داده شده است.

جدول 2-5- مقایسه درصد حذف کادمیوم با استفاده از ترکیبات مختلف در تکنیک تبادل یونی.
ترکیبات مورد استفاده
غلظت کادمیوم
درصد حذف/ ظرفیت جذب

ابتدا
انتها

Amberlite IRC-718
mg/L1/0
mg/L20
5/99%
Resin A
mg/L46/96
mg/L1060
91%
Na-Amberlite IR 120
mg/L32/1
mg/L20
4/93%
S-950
mM16/0
mM1
9/83%
Dowex 50W
mM15/0
mM5
97%
Amberlite IRC-718
nil
mg/L25/0
100%~
Amberlite IR 120
mg/L52/0
mg/L20
7/94%
Glycidyl ethacrylate
g/L5-1/0
____
mg/g480
Synthesis of zeolite
mg/L100
ـــــــــ
mg/g6/95
Resin 001×7
____
____
mg/g355
ETS-4
ppm85/0
ــــــــ
6/99%

2-2-5- تکنیک استخراج با حلال54

استخراج با حلال یک تکنیک قدرتمند برای حذف و بازیافت یونهای فلزی در محلولهای آبی برای تولید محلولهایی با خلوص بالا است. در این تکنیک یونهای فلزی در تماس با یک حلال قرار میگیرد و بین دو فاز توزیع میشود (Rao et al., 2011).
در فرایندهای هیدرومتالوژیکی55، استخراج با حلال یک فرایند مهم برای بازیافت فلزات غیر آهنی از محلولهای آبی و پسابها است. در این تحقیق مروری بر فرایندهای استخراج با حلال برای استخراج و بازیافت کادمیوم از محلولهای آبی به همراه یونهای فلزی و غیر فلزی از قبیل سولفات، کلرید، نیترات و فسفات بررسی شد. پارامترهای مختلف pH، نسبت فاز آلی به فاز آبی، سینتیک استخراج به منظور ایجاد شرایط مورد نیاز برای استخراج کادمیوم و تشکیل کمپلکس در فاز آلی از محلولهای مختلف مطالعه شد. مطالعات احتمال استخراج و جداسازی کادمیوم از محلولهای مختلف که حاوی یونهای فلزی با استخراج کنندههای آنیونی، کاتیونی، حل شده و یا مخلوط شده هستند را نشان میدهد (Jha et al., 2001).
فرایندهای هیدرومتالوژیکی مواد عموما در محلولهای اسیدی و بازی برای استخراج ترکیبات فلزی به دنبال فرایندهای ترسیب، تبادل یونی، الکترولیز و غیره استفاده میشود. استخراج با حلال (SX) یکی از تکنیکهایی است که در مقیاس تجاری برای تولید مس، نیکل، کبالت، روی و دیگر فلزات استفاده میشود. تحقیق زیادی برای توسعه فرایندهای استخراج مقرون به صرفه و با بازده زیاد یونهای فلزی از محلولها و پسابهای صنعتی با استخراج کنندههای آلی صورت گرفته است (Jha et al., 2002).
در این قسمت، استخراج کادمیوم از محلولهای مختلف طی فرایند ترکیب کادمیوم با مواد در شکل سولفات، کلرید، نیترات و فسفات با استفاده از استخراج کنندههای آلی مختلف بررسی شد. مطالعات مربوط به ضریب توزیع، شکلگیری کمپلکس در فاز آلی و سینتیک برای درک مکانیسمهای استخراج و توسعه فرایندها در محلولهای آبی مختلف توضیح داده میشود.

مطلب مرتبط :   پایان نامه ارشد رایگان درموردخانه‌ی تقدیری، وضعیت اقتصادی، وضعیت اجتماعی

2-2-5-1- استخراج کادمیوم از محلولهای مختلف

صفارزاده و همکارانش در سال 2007 استخراج با حلال کادمیوم با استخراج کنندههای TOPS99، PC88A، Cyanex 272، D2EHPA،TBP، DIPSA، TIBPS، HRJ-4277 و BTMHA را بررسی کردند. نتایج نشان داد که D2EHPA به مراتب مفیدترین و شایعترین استخراج کننده برای روی و کادمیوم از محلولهای صنعتی با حضور هر دو یون در محدوده pH 2-1 است. برای اسیدهای کربوکسیلیک، از قبیل نفتنیک اسید و ورستیک اسید، استخراج فقط در pHهای بالای6-5 صورت گرفت. فرایند استخراج، جداسازی و خالصسازی محلولها برای بازیابی کادمیوم از محلولهای مختلف آبی شامل دیگر یونهای فلزی و غیر فلزی توسط صفارزاده و همکارانش در سال 2007 بررسی شد. فرایندهای استخراج با حلال به وسیلهی چندین محقق برای استخراج کادمیوم از محلولهای کلرید، سولفات، نیترات و فسفات به وسیلهی حلالهای حل شونده یا مخلوط شده گزارش شد. از طرفی دیگر، آمین و اسیدهای کربوکسیلیک برای استخراج کادمیوم در حضور گونههای یونی دیگر و همچنین به منظور کاربرد آنالیز و تعیین غلظت کادمیوم در نمونهها بررسی شد (Jha et al., 2011).
انواعی از استخراج کنندههای مستقر روی اُرگانوفسفرها یعنیDi (2-Ethyl Hexyl) Phosphoric Acid، (D2EHPA)، Cyanex 272، Cyanex 301 و Cyanex 302 ب
رای استخراج و جداسازی کادمیوم از دیگر یونهای فلزی از قبیل روی و نیکل استفاده شد. لیمان و پالمر در سال 1944 بازیافت کادمیوم از باتریهای هیدرید فلزی نیکل با استفاده از این تکنیک به وسیله D2EHPA را بررسی کردند. مارتینز و همکارانش در سال 1993 و کورتینا و همکارانش در سال 1994 استخراج روی در pH تعادلی پایین در حضور کادمیوم را گزارش کردند. سزلاسی و همکارانش در سال 1997 استخراج کادمیوم از ضایعات فلزی را با D2EHPA بررسی کردند. استفاده از tri(2-ethylhexyl)phosphate برای استخراج کادمیوم به وسیلهی نامبیر و شیند در سال 1995 و بنموسی و همکارانش در سال 1998 از tri-n-octylphosphine (TOPO) برای استخراج کادمیوم از اسید مخلوط شده و مخلوط تیوسیانات مطالعه کردند. سانچز لئوناردو و همکارانش در سال 1995 یک روش برای بازیابی مس، روی، کادمیوم و کبالت از پسماند جامد هیدرومتالوژیکی طی فرایند شستشو دادن، اکسیداسیون و استخراج با حلال پیشنهاد دادند. D2EHPA و tri-butyl phosphate (TBP) برای استخراج و جداسازی فلزات از محلولهای صاف شده استفاده شدند (Jha et al., 2011).
در این قسمت، استخراج کادمیوم از محلولهای مختلف طی فرایند ترکیب کادمیوم با مواد در شکل سولفات، کلرید، نیترات و فسفات با استفاده از استخراج کنندههای آلی مختلف بررسی شدند. مطالعات مربوط به ضریب توزیع، شکلگیری کمپلکس در فاز آلی و سینتیک برای درک مکانیسمهای استخراج و توسعه فرایندها برای محلولهای آبی مختلف توضیح داده شد.

2-2-5-2- محلول سولفات

2-2-5-2-1- محلولهای اُرگانوفسفری

محققان زیادی استخراج کادمیوم در محلولهای آبی که حاوی یونهای سولفات هستند با استخراج کنندههای اُرگانوفسفر که شامل Cyanex 272، Cyanex 301، Cyanex 302 و غیره هستند، مورد مطالعه قرار دادند. در یک تحقیق استخراج کادمیوم از محلولهای سولفات با استفاده از استخراج کنندههای مستقر روی اُرگانوفسفرها TOPS99، PC88A و Cyanex 272 مورد مطالعه قرار گرفت. در این فرایند استخراج کادمیوم با افزایش pH تعادلی فاز محلول و غلظت استخراج کننده افزایش یافت. استخراج کادمیوم با استخراج کنندههای اُرگانوفسفر شامل مکانیسم تبادل کاتیونی با تشکیل کمپلکس با نسبت 1:3 فلز به استخراج کننده بود. مشخصات کمپلکس جامد کادمیوم با TOPS99 به وسیله FTIR و P NMR تعیین شد و مشخص شد که کادمیوم با گروه هیدروکسیل اُرگانوفسفر (P-OH) تشکیل کمپلکس میدهد. در این تحقیق استخراج کادمیوم 01/0 مولار از محلول سولفات در محدوده pH تعادلی 6/7-6/3 با استفاده از فرم سدیم TOPS99، PC88A و Cyanex 272 با غلظتهای 02/0، 03/0 و 04/0 در رقیق کنندهی kerosene مورد مطالعه قرار گرفت. در این فرایند درصد استخراج کادمیوم با افزایش pH تعادلی فاز محلول افزایش یافت (Ramachandra Reddy et al., 2004).
شماتیک جریان استخراج با حلال برای بازیابی کادمیوم، کبالت و نیکل در فرمهای خالص و قابل عرضه به بازار پیشنهاد شد. محلولهای تهیه شده با محلول اسید سولفوریک صاف شده پسماند باتریهای محتوی Ni–Cd–Co هم ارز و حاوی به ترتیب 80، 30 و 3-1 گرم بر لیتر نیکل، کادمیوم و کبالت بود. در فرایند پیشنهاد شده فلزات در دو چرخه استخراج با حلال جداسازی میشوند که شامل چرخه استخراج کادمیوم با استخراج کننده اسید اُرگانوفسفر DEHPA یک مولار و چرخه استخراج کبالت با استخراج کننده اسید اُرگانوفسفر Cyanex 272 5/0 مولار است. نتایج نشان داد که این دو استخراج کننده خیلی موثر و گزینشیتر از دیگر استخراج کنندهها عمل میکنند. تحت شرایط بهینه در چرخه اول 7/99% کادمیوم و در چرخه دوم 5/99% کبالت بازیافت گردید (Nogueira and Delmas, 1999).
استخراج کادمیوم در محلول سولفات با حلال D2EHPA در رقیق کننده تولوئن مورد بررسی قرار گرفت. محدوده pH بهینه برای استخراج کادمیوم با این حلال آلی 1/0 مولار 6-5 بود. در انتهای فرایند کادمیوم با اسید 4 مولار از فاز آلی بازیافت شد. نتایج نشان داد که افزایش دما اثر منفی روی فرایند حذف کادمیوم با این استخراج کننده دارد. زمانهای تعادل استخراج و بازیافت کادمیوم برای تعیین سرعت واکنش استخراج مورد مطالعه قرار گرفت. در این فرایند کادمیوم با مکانیسم تبادل کاتیونی به صورت کمپلکس CdR2.2HR استخراج شد (Asfari et al., 2009).
محققان همچنین جداسازی و بازیابی کادمیوم، کبالت و نیکل در محلول مایع صاف شده باتریهای فاسد شده نیکل – کادمیوم که حاوی به ترتیب g/L4/2، 94/5 و 05/0 کادمیوم، نیکل و کبالت بود، با استخراج کنندههای TOPS99، Cyanex 923، Cyanex 272، Cyanex 302 و Cyanex 301 در رقیق کننده kerosene مورد بررسی قرار دادند. Cyanex 301 به صورت گزینشی باعث جداسازی کادمیوم از کبالت و نیکل شد. بازدهی میزان حذف در دو مرحله استخراج جریان ناهمسو با Cyanex 301 در نسبت فازی آبی به فاز آلی یک و سه مرحله زدایش فلز از فاز آلی بارگذاری شده (LO) با اسید کلریدریک 6 مولار در نسبت فازی آبی به فاز آلی 2، 9/99%گزارش شد (Reddy et al., 2006).
مطالعات آزمایشگاهی در جداسازی مس، روی و کادمیوم از سرباره غنی از روی با تکنیک استخراج با حلال صورت گرفت. نتایج نشان داد که استخراج کننده LIX 984N به صورت بسیار گزینشی برای استخراج مس عمل میکند. شرایط بهینه برای استخراج مس با LIX 984N 25%، زمان استخراج 7 دقیقه، نسبت فاز آبی به فاز آلی 3:2 و pH 7/1 گزارش شد. بعد از استخراج مس محلول باقیمانده برای استخراج روی و کادمیوم مناسب بود. جداسازی روی و کادمیوم با استخراج کنندههای D2EHPA، D2EHPA- TBP (سیستم استخراج همافزایی56) و HEHEHP نشان داد که بازدهی استخراج با HEHEHP بعد از صابونی شدن با هیدروکسید سدیم بهبود یافت و D2EHPA-TBP و HEHEHP گزینشپذیری خوبی برای استخراج روی و کادمیوم دارند (Mor
adkhani et al., 2005).
جداسازی کادمیوم از روی با سیستم همافزایی HRJ-4277/Cyanex 471X مورد بررسی قرار گرفت و در pH 53/1 بیشترین میزان جداسازی گزارش شد. Shellsol 2046 به عنوان رقیق کننده به دلیل جداسازی خوب در مقایسه با سایر رقیق کنندهها انتخاب شد. ایزوترمهای توزیع و پس از آن نمودارهای McCabe–Thiele نشان داد که 99% کادمیوم در دو مرحله در pH 8/3 و نسبت فاز آبی به فاز آلی 5/1:

دیدگاهتان را بنویسید