,56 北京科技大学学报 第32卷 行、经济上合理的除铅工艺意义重大 量的影响，实验结果如图1所示 在水溶液中，除铅的实验研究只局限于处理一 0.007 般性的低浓度金属离子工业含铅废水2)，而对体 0.006 系复杂、金属离子含量高的镍电解阳极液中铅的除 女0.005 年 去，尚未见报道，目前，常用的净化除铅的方法主要 0.04 有化学沉淀法[、电解法门、生物吸附法【8-、置换 法、有机溶剂萃取法、天然沸石离子交换法和流动 液膜法等.随着湿法治金工业的不断发展，人们 环保意识的不断提高，大孔树脂吸附除铅的研究比 0 0.30.60.91.21.51.82.1 较活跃山.然而，针对金川有色金属公司电解镍生 F的质量浓度mgl) 产系统溶液循环量庞大，金川地处戈壁、沙漠，水资 图1电解液中P十的质量浓度对电解镍含铅量的影响 Fig 1 Effects of Pb mass concentration in eleetrolyte on lead con- 源匮乏的实际情况，上述的除铅方法都存在一定的 tent n electmolytic nickel 局限性，因此，相比较而言，采用共沉淀法处理含铅 量较高的镍电解液，方法简单，除铅效率高，投资少， 从图1可以看出，电解液中P%的质量浓度为 经济上合理，在工业生产中得到成功的应用. 0~0.002gL,电解镍含铅量与电解液中的Pb2+ 浓度呈线性关系，随电解液中的P浓度的增大， 1实验 电解镍含铅量增大，其主要原因是：电解液中杂质 1.1原料 P%与主金属离子N在阴极的共同放电析出过 实验的主要原料为金川有色金属公司镍电解高 程中，其电极电位满足=，)，因此可得方程： 铅阳极液，其主要化学成分如表1所示. er+RT hCm RT hDp 表1镍电解阳极液化学成分（质量浓度） apb apb Table 1 Chen ical caposition of anodic electmlyte for eletmlytic nick- RT hD=+RT hC十 el gLI appF Ni Cu Fe Co Zn Pb so cI 1一 Dk Kc C 70750.80.50.150.00150.00195-1106570 可以推导出： 1.2仪器与试剂 [Mq]= 100B Cpb (1) AA-320-CRT原子吸收分光光度计，J小一2型增 D C 力电动搅拌器，H$3B型精密H计，氯化钡为工 式中，、分别为铅和镍的标准电极电位，VR为 业级，硫酸、碳酸钠和硝酸铅等试剂均为分析纯， 摩尔气体常数，8.314Kmo:T为热力学温度， 1.3实验方法 在反应器内加入一定量的高铅阳极液，根据实 K:F为法拉第常数，96500Cmo;a、a分别为 验需要，加入要求量的P2+、C「和Fe+.以一定的 铅离子和镍离子在电解液中的活度：、分别为 搅拌速度搅拌溶液，并采用加热装置给溶液加热，达 铅离子和镍离子在反应中的价数：C、C分别为铅 到要求的温度后，以喷淋的方式向溶液中加入氯化 离子和镍离子在电解液中的质量浓度，gL;D 钡溶液.同时，按实验要求控制氯化钡溶液加入的 为铅的交换电流密度，A·m:D、Dk分别为铅的 时间和絮凝剂的加入量，陈化一段时间后过滤，计量 电流密度和阴极的总电流密度，Am;[M]为铅 净化液体积，将滤渣烘干称重，采用原子吸收分光光 在阴极沉积物中的质量分数；B为常数1为阴极 度法检测相应的元素， 镍的电流效率， 从式(1)可以看出，在其他条件相同时，杂质 2结果及讨论 P%在电解液中的质量浓度C越高，则铅在阴极 2.1镍电解液中Pb+质量浓度对电解镍含铅量的 沉积物电解镍中的含量越大，与图1的实验结果相 影响 吻合，电解镍生产中，要满足电解镍产品要求的含 实验研究中，在与电解镍生产技术参数相同的 铅量，必须控制电解液中Pb的质量浓度，而1电 情况下，考察电解液中Pb质量浓度对电解镍含铅 解镍中铅的质量分数要求不高于0.001%.因此，生北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 行、经济上合理的除铅工艺意义重大． 在水溶液中‚除铅的实验研究只局限于处理一 般性的低浓度金属离子工业含铅废水 ［2--5］‚而对体 系复杂、金属离子含量高的镍电解阳极液中铅的除 去‚尚未见报道．目前‚常用的净化除铅的方法主要 有化学沉淀法 ［6］、电解法 ［7］、生物吸附法 ［8--9］、置换 法、有机溶剂萃取法、天然沸石--离子交换法和流动 液膜法 ［10］等．随着湿法冶金工业的不断发展‚人们 环保意识的不断提高‚大孔树脂吸附除铅的研究比 较活跃 ［11］．然而‚针对金川有色金属公司电解镍生 产系统溶液循环量庞大‚金川地处戈壁、沙漠‚水资 源匮乏的实际情况‚上述的除铅方法都存在一定的 局限性．因此‚相比较而言‚采用共沉淀法处理含铅 量较高的镍电解液‚方法简单‚除铅效率高‚投资少‚ 经济上合理‚在工业生产中得到成功的应用． 1 实验 1∙1 原料 实验的主要原料为金川有色金属公司镍电解高 铅阳极液‚其主要化学成分如表 1所示． 表 1 镍电解阳极液化学成分 （质量浓度 ） Ｔａｂｌｅ1 Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆａｎｏｄｉｃｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｆｏｒｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｎｉｃｋ- ｅｌ ｇ·Ｌ－1 Ｎｉ Ｃｕ Ｆｅ Ｃｏ Ｚｎ Ｐｂ ＳＯ2－ 4 Ｃｌ－ 70～75 0∙8 0∙5 0∙15 0∙0015 0∙001 95～110 65～70 1∙2 仪器与试剂 ＡＡ--320--ＣＲＴ原子吸收分光光度计‚ＪＪ--2型增 力电动搅拌器‚ｐＨＳ--3Ｂ型精密 ｐＨ计‚氯化钡为工 业级‚硫酸、碳酸钠和硝酸铅等试剂均为分析纯． 1∙3 实验方法 在反应器内加入一定量的高铅阳极液‚根据实 验需要‚加入要求量的 Ｐｂ 2＋、Ｃｌ －和 Ｆｅ 3＋．以一定的 搅拌速度搅拌溶液‚并采用加热装置给溶液加热‚达 到要求的温度后‚以喷淋的方式向溶液中加入氯化 钡溶液．同时‚按实验要求控制氯化钡溶液加入的 时间和絮凝剂的加入量‚陈化一段时间后过滤‚计量 净化液体积‚将滤渣烘干称重‚采用原子吸收分光光 度法检测相应的元素． 2 结果及讨论 2∙1 镍电解液中 Ｐｂ 2＋质量浓度对电解镍含铅量的 影响 实验研究中‚在与电解镍生产技术参数相同的 情况下‚考察电解液中 Ｐｂ 2＋质量浓度对电解镍含铅 量的影响‚实验结果如图 1所示． 图 1 电解液中 Ｐｂ2＋的质量浓度对电解镍含铅量的影响 Ｆｉｇ．1 ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＰｂ2＋ ｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｏｎｌｅａｄｃｏｎ- ｔｅｎｔｉｎｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｎｉｃｋｅｌ 从图 1可以看出‚电解液中 Ｐｂ 2＋的质量浓度为 0～0∙002ｇ·Ｌ －1‚电解镍含铅量与电解液中的 Ｐｂ 2＋ 浓度呈线性关系．随电解液中的 Ｐｂ 2＋浓度的增大‚ 电解镍含铅量增大．其主要原因是：电解液中杂质 Ｐｂ 2＋与主金属离子 Ｎｉ 2＋在阴极的共同放电析出过 程中‚其电极电位满足 εＰｂ＝εＮｉ ［12］‚因此可得方程： ε Φ Ｐｂ＋ ＲＴ ａＰｂｚＰｂＦ ｌｎＣＰｂ＋ ＲＴ ａＰｂｚＰｂＦ ｌｎＤ Ｐｂ 0 － ＲＴ ａＰｂｚＰｂＦ ｌｎＤＰｂ＝ε Φ Ｎｉ＋ ＲＴ ａＮｉｚＮｉＦ ｌｎＣＮｉ＋ ＲＴ ａＮｉｚＮｉＦ ｌｎ 1－ ＤＫ ＫＣＣＮｉ ． 可以推导出： ［ＭｅＰｂ ］ ＝ 100Ｂ ∗ＣＰｂ ηＮｉＤＫＣ ａＰｂ ａＮｉ Ｎｉ （1） 式中‚ε Φ Ｐｂ、ε Φ Ｎｉ分别为铅和镍的标准电极电位‚Ｖ；Ｒ为 摩尔气体常数‚8∙314Ｊ·Ｋ －1ｍｏｌ －1；Ｔ为热力学温度‚ Ｋ；Ｆ为法拉第常数‚96500Ｃ·ｍｏｌ －1；ａＰｂ、ａＮｉ分别为 铅离子和镍离子在电解液中的活度；ｚＰｂ、ｚＮｉ分别为 铅离子和镍离子在反应中的价数；ＣＰｂ、ＣＮｉ分别为铅 离子和镍离子在电解液中的质量浓度‚ｇ·Ｌ －1；Ｄ Ｐｂ 0 为铅的交换电流密度‚Ａ·ｍ －2；ＤＰｂ、ＤＫ 分别为铅的 电流密度和阴极的总电流密度‚Ａ·ｍ －2；［ＭｅＰｂ ］为铅 在阴极沉积物中的质量分数；Ｂ ∗ 为常数 ηＮｉ为阴极 镍的电流效率． 从式 （1）可以看出‚在其他条件相同时‚杂质 Ｐｂ 2＋在电解液中的质量浓度 ＣＰｂ越高‚则铅在阴极 沉积物电解镍中的含量越大‚与图 1的实验结果相 吻合．电解镍生产中‚要满足电解镍产品要求的含 铅量‚必须控制电解液中 Ｐｂ 2＋的质量浓度‚而 1 ＃电 解镍中铅的质量分数要求不高于 0∙001％．因此‚生 ·56·