第 7期 2002 年 7 月
黄 金 GOLD
第 23 卷 ∋ 25 ∋
不同形态钙对活性炭活性的影响及其消除方法的研究
范必威, 王秀英, 张华兵
( 成都理工大学应用化学系) 摘要 : 研究了 CaCl2 、 CaCO3 对炭活性的影响; 同时研究了不同条件下用盐酸洗尾炭时它们 的活性恢复情况以及溶剂蒸馏解吸法对活性炭活性的影响。 关键词: 钙; 活性炭 ; 活性; 金 中图分类号: TD111 3 文献标识码: B 文章编号 : 1001- 1277( 2002) 07- 0025- 03 入孔隙内部。 吸附包括物理吸附和化学吸附两种, 多数情况 下 , 它们是同时进行的。影响炭吸附的各种因素 : 温度。温度升高, 吸附量降低; ! 溶液的 pH 值。因 为 pH 值影响电离度 ; ∀ 溶液组分的性质及浓度 ; # 活性炭的性质及其粒度分布。
作者简介 : 范必威 ( 1943- ) , 男 , 教授 , 博士生导师 , 主要从事复杂物质的分离提纯研究 ; 四川省成都理工大学应用化学系 , 610059
∋ 26 ∋ 趋于稳定。这是因为 Ca 2+ 是阳离子, Au( CN) 2 为阴
表 1 0. 1~ 0. 6g / L Ca ( Ca
学再生, 但抗磨力会下降。同时, 当酸洗到具有太高 的活性和太低的抗磨力时 , 它会产生新的微孔结构 ,
盐酸体积分数 / % 吸附速率 R / % 吸附容量 K / kg∋ t1
表 4 室温下不同浓度的盐酸酸洗尾炭对炭活性恢复 的影响 5. 0 31. 1 10. 8 10 33. 9 14. 0
表 5 100 ( 以下不同浓度的盐酸酸洗尾炭对 炭活性恢复的影响 盐酸体积分数 / % 吸附速率 R / % 吸附容量 K / kg∋ t1
表 2 0. 8~ 2. 0g / L Ca2+ 与活性炭平衡吸附后对炭活性的影响 ( Ca2+ ) / g∋L1
0. 855 42. 1
1. 14 36. 6 17. 1
1. 42
1. 71 39. 4
1. 99 40. 1 16. 2
0. 0 38. 7 16. 2
吸附速率 R / % 吸附容量 K / kg∋t 注 : 表 1、 表 2 中 Ca
表 6 3 种溶剂蒸馏法解吸贫炭酸洗前后活性比较 乙腈解吸炭 未洗 29. 1 酸洗 47. 8 64. 3 11. 7 16. 7 42. 7
K 提高的百分率 / %
注 : 表中酸洗是用体积分数为 20% 盐酸 , 温度 100 ( 时洗各种炭 , 液固比 为 15)2, 时间为 30min
由表 6 可知沸酸洗尾炭使炭的活性恢复很好。 说明用沸酸洗炭, 是行之有效的炭再生方法。工业 上, 一般采用 5% 盐酸在 90 ( 时洗炭 , 使炭活性得到 恢复 , 以便循环使用。
- 6
3
结果与讨论
钙对活性炭活性的影响 , 随着钙的形态的不同,
影响是不同的。一般说来 , 可溶性的钙对炭的活性 有促进作用 , 微溶性的钙对炭的活性有减弱作用。 3 1 CaCl2 对炭活性的影响 Ca2+ 的存在对炭吸附金起促进作用 , 这个结果 从表 1、 表 2 均可看出, 但当 Ca2+ 的量不断增加时, 炭 的吸附容量与吸附速率并非无限增大, 而是逐渐
Ca2+ 存在时对炭吸附金起促进作用 , 但 CaCO3 存在 时对炭吸附金起抑制作用, 而且主要影响吸附速率。 用热盐酸洗尾炭能较好的恢复炭的活性 , 而且在一 定范围内酸的浓度对之影响不大。
4
结
语
钙的不同存在形式对炭活性的影响是不同的。
Study of influence of calcium on activity of activated carbon
1
引
言
从氰化含金溶液中提金的方法中 , 炭浆法以其 最大的优势 利用活性炭可以直接从矿浆中有效 地回收金 , 而且选择性好、 适应性强、 可以重复使用 , 而得到广泛应用。活性炭的活性是其能否保证重复 使用的关键因素。因而研究活性炭的活性为本文的 目的。本文主要研究活性炭在吸附金的过程中钙离 子对其活性的影响。 提金用活性炭有诸多属性 , 主要用以下参数来 评价其性能 : 金吸附量、 金吸附速率、 抗磨力、 粒度、 灰分、 水分及筛下粒级量。炭的无机物中毒、 有机物 中毒及很多因素都可能影响炭的活性。 氰化介质中金以 Ca[ Au( CN) 2 ] 2 或 H [ Au( CN) 2 ] 离子对的形式被活性炭吸附, 吸附过程是一个放热 过程, 所以, 炭吸附金时升高温度 , 会使炭对金的吸 附量降低。活性炭的吸附性能主要因为它具有巨大 的内部表面积和孔隙分布, 它的外表面积和表面的 氧化状态作用是较小的。外表面只是提供与内孔穴 相通的许多通道 , 表面氧化物的主要作用是使疏水 性的炭骨架具有亲水性。活性炭的吸附作用是由于 构成孔洞壁表面的碳原子上受力不平衡而引起的。 吸附动力学受扩散控制 , 对被吸附的分子和离 子来说, 必须通过扩散到微孔的内表面上 , 因此 , 反 应时间就由扩散路程的长度来决定。提金活性炭的 孔隙中 有 90% 是 10A 左 右 的 微孔 , 对 大 体 积 的 Au( CN2) - 离子来说要达到这些内表面 , 只有经过曲 折缓慢的过程以后方可接近。笔者认为, 后面试验 中 CaCO3 停留在炭表面的现象 , 也属这种原因, 即分 子体积大 , 吸附作用时间不够长, 所以 CaCO3 远未进
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∋ 27 ∋ 使活性恢复的更好。而且 HCl 可能与 CaCO3 无机物 反应生成 Ca2+ 等阳离子 , 从而提高炭的活性。
15 40. 1 12. 3 20 44. 2 12. 2 30 31. 1 13. l 不酸洗 25. 6 7. 8 新炭 45. 6 16. 1
2+
的 CaCO3 是表面沉积。 3 3 不同条件下酸洗尾炭对炭活性的影响 炭中毒包括有机物中毒、 无机物中毒。由于一 些在水中不溶解的有机化合物 ( 如机 械油、 浮选药 剂、 腐植酸等 ) , 在 CIP 系统中存在可引起炭的有机 物中毒, 这种中毒在炭粒表面吸附了一层有机溶剂 膜 , 与影响吸附容量 K 相比更多的影响炭的吸附速 度。而 CaCO3、 赤铁矿、 细分散的粘土或页岩矿泥等 在 CIP 系统中存在引起炭的无机物中毒, 它的机理 是机械堵塞炭孔, 而非炭表面活性点上的竞争吸附。 炭活性恢复依靠化学再生和热力学再生。酸洗 尾炭属于炭再生的化学再生 , 可除去大部分钙、 镁、 锌、 镍及所含的铁、 硅。同时也可减少 CaCO3 及矿泥 堵塞炭孔的影响。从表 4、 表 5 可以看出酸洗尾炭 对炭活性的恢复是有效可行的。盐酸浓度对炭活性 恢复影响不大。 比较表 4、 表 5 可知 , 用热酸洗尾炭时 , 炭的 K 值恢复的更好一些 , 但温度升高时, 对吸附速率影响 不稳定。因为热酸洗可以更有效地除去有机溶剂和 硅等% 毒物& 。而且 , 炭经酸洗以后, 相当于经过了化
5. 0 28. 4 15. 4
10 31. 1 14. 2
15 33. 9 14. 2
20 31. 1 13. 6
30 25. 6 13. 2
不酸洗 22. 9 8. 55
新炭 45. 6 16. 2
注 : 盐酸洗尾炭时 , 体积为 30ml, 炭为 4g 左 右 , 洗 30min 后 , 炭在 100 ( 烘箱中烘 90min, 然后进 行测定。表 4 及表 5 中 的 新炭均指椰壳 K01 炭
Fan Biwei, Wang Xiuying, Zhang Huabing ( Department of Applied Chemistry , Chengdu University of Technology ) Abstract: This paper made an exploratory study on the influence of calcium on activity of activated carbon. Besides, it studied the effect of washing carbon tailing with hydrochlorie acid on the activity of activated carbon. Keywords: calcium; activated carbon ; act ivity ; gold ( 编辑 : 李玉敏)
2+ 2+
黄 金 离子, Ca2+ 与 Au( CN) 2 可以形成离子对, 所以炭的
0. 228 17. 2 0. 342 17. 7 0. 466 18. 00 0. 570 19. 0
与活性炭平衡吸附后对炭活性的影响 0. 114 16. 6
) / g∋L
- 1 1
0. 0 15. 7
吸附容量 K / kg∋t -
100 ∃ 10- 6的溶液接触 24h 后, 用炭上的载金量除以 炭质量即为 K 值。 金吸附速率: 又称 R 值 , 表征活性炭对溶液中 金吸附的快慢程度 , 用 % 表示。
-1 测定方 法: 0. 5g 炭与 100ml、 w ( Au( CN) 2 )=
100 ∃ 10 的溶液接触 1h 后, 炭对金的吸附百分率。 活性炭种类繁多, 试验选用椰壳炭作为提金用 的活性炭。
表 3 CaCO3 对海南产椰壳炭活性的影响 0. 833 12. 6 63. 3 14. 4 5. 3 1. 11 5. 60 84. 6 12. 6 17. 1 1. 34 17. 3 54. 7 13. 9 8. 5 1. 66 19. 4 46. 6 14. 5 4. 6 1. 94 19. 4 46. 6 14. 4 5. 3 15. 2 0. 00 36. 3
K 比纯炭降低的百分率 / %
响炭的吸附速率。表 3 中含有 CaCO3 的炭 的 R 值 最低的下降了 46. 5% , 而 K 值最高的 也只下降 了 17. 1% 。笔者认为, 造 成这种结果的 原因是 CaCO3 主要停留在炭的表面 , 堵塞了炭的孔隙 , 在炭粒表面 吸附了一层% 无机毒物&( CaCO3 ) 的膜, 从而形成了防 碍传质的壁垒, 而 CaCO3 并未大量的渗入炭粒的孔 洞中 , 又因为本试验方法的局限, 炭先吸附的可溶性 的 Ca