第1期 侯晓川等：镍电解阳极液深度净化除铅 57. 产上应控制电解液中Pb的质量浓度不高于 0.0003gL. Ba2+十S0=BaS04,K1- ag2+aso? 2.2氯化钡加入量对除铅结果的影响 实验中，在除铅温度为55℃、除铅前液铅离 Pb2+十S0=PhS04,K= apbso 子的质量浓度为0.01gL、pH=4.5~5.0搅 aph?+aso 拌时间为60mm.喷淋加入氯化钡溶液（质量分 式中，oo,分别为BaS0、PhO:在固相中的 数20%)的时间为21min絮凝剂的质量浓度为 活度：A2+、ap+和aog-分别为Ba+、Pb2+和S0 2.5gL、净化溶液量为3000mL的条件下，考 在水溶液中的活度，当析出的固相为纯物质时， 察不同钡系数P(氯化钡中Ba质量与溶液中Pb 马0o均为1则可以得到： 质量的比值)对除铅结果的影响，实验结果如图2 an+Kp(0) 所示， apso a+K(PsO g04 (2) 100 式中，Kp(Bo、K分别为BaSO:、PbSO:的活 度积 90 6 式(2)表明，以固溶体形态进入固相的PhSO4 80空 以 70签 K四值成正比，PbS0:的溶解度越小， 的活度与Knmo 2 60 则越容易出现固溶体，同时与马+、品，成正比 (2)BaS04表面吸附Pb引起的共沉淀.当溶 0 5010015020025030050 钡系数，B 液中加入氯化钡溶液后，由于电解液中的$O质 图2钡系数对除铅后电解液中P%2+的质量浓度和除铅率的 量浓度高达90gL,此时立即生成BaS0,沉淀. 影响 在BaSO4沉淀内部，每个构晶离子都被带相反电荷 Fig 2 Effects of barim coefficient 8 on Pb+mass concentration n 的离子所包围，处于静电平衡状态，但在沉淀表面， electmolyte after lead nmoval and lead mmoval rate Ba或SO至少有一面未被相反电荷的离子所包 从图2的实验结果可以看出，钡系数β对除铅 围，从而具有吸引相反电荷离子(S0或Ba、 结果影响很大，从总的趋势看，除铅后电解液中铅的 P2+)的能力，沉淀表面首先吸附溶液中过量的构 浓度随的增大而减小.当β小于150时，除铅后 晶离子，组成第I吸附层，因此，BaS0:沉淀首先吸 电解液中铅的浓度随P的增大而急剧下降；当B大 附过量的Ba形成吸附层，此时沉淀带正电，为了 于150时，随P的增大铅的浓度变化逐渐趋于平缓； 保持其电中性，吸附层外面吸附带负电荷的$0 当3达到200后，除铅后电解液中的铅保持在 或C「形成扩散层，吸附层和扩散层共同组成沉淀 0.0001gL水平.当B小于150时，随着B增大， 表面的双电层，双电层的离子及其所吸附的离子能 除铅率迅速增大；当B大于150时，除铅率变化不 随BaSO4一起沉淀，同时，由于表面吸附具有选择 大，均大于9%.根据生产需要，溶液中[P%]≤ 性，第1吸附层首先吸附构晶离子Ba2,其次，吸附 0.0003gL时，就能满足电解镍生产要求，此时对 与构晶离子大小相近、电荷相同的离子P2+. 应的P为150 (3)包藏引起的共沉淀.在BaSO4沉淀的过程 在电解液中加入氯化钡溶液会产生如此深度除 中，如果沉淀过快，表面吸附的P+还来不及离开 铅效果的主要原因是Pb随难溶化合物BaSO4一 沉淀表面就被随后生成的BaSO:沉淀覆盖，使P%2+ 起沉淀析出，铅的共沉淀的产生主要有如下三种方 被包裹在沉淀内部而从溶液中除去 式 2.3温度对除铅结果的影响 (1)形成固溶体.镍溶液中存在大量S0,当 在3=150除铅前液铅离子的质量浓度为0.01 加入一定量的沉淀剂BaCl时，BaSO4达到饱和而 gL、搅拌时间为60mn喷淋加入氯化钡溶液的 PhSO4未达到饱和，此时应当只有BaSO4沉淀，由 时间为21mn加入絮凝剂的质量浓度为2.5gL1 于两者晶体结构相同，而且Ba和Pb2的半径相 的条件下，考察在不同H下，温度对除铅后电解液 近，P%将进入BaO4的晶格而成为混晶体，与之 中铅离子浓度的影响，实验结果如图3所示， 共同析出，沉淀反应为： 从图3可以看出，在相同的实验条件下，H越第 1期 侯晓川等： 镍电解阳极液深度净化除铅 产上应控制电解液中 Ｐｂ 2＋ 的 质 量 浓 度 不 高 于 0∙0003ｇ·Ｌ －1． 2∙2 氯化钡加入量对除铅结果的影响 实验中‚在除铅温度为 55℃、除铅前液铅离 子的质量浓度为 0∙01ｇ·Ｌ －1、ｐＨ＝4∙5～5∙0、搅 拌时间为 60ｍｉｎ、喷淋加入氯化钡溶液 （质量分 数 20％ ）的时间为 21ｍｉｎ、絮凝剂的质量浓度为 2∙5ｇ·Ｌ －1、净化溶液量为 3000ｍＬ的条件下‚考 察不同钡系数 β（氯化钡中 Ｂａ质量与溶液中 Ｐｂ 质量的比值 ）对除铅结果的影响‚实验结果如图 2 所示． 图 2 钡系数 β对除铅后电解液中 Ｐｂ2＋的质量浓度和除铅率的 影响 Ｆｉｇ．2 ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｂａｒｉｕｍｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔβｏｎＰｂ2＋ ｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅａｆｔｅｒｌｅａｄｒｅｍｏｖａｌａｎｄｌｅａｄｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ 从图 2的实验结果可以看出‚钡系数 β对除铅 结果影响很大‚从总的趋势看‚除铅后电解液中铅的 浓度随 β的增大而减小．当 β小于 150时‚除铅后 电解液中铅的浓度随 β的增大而急剧下降；当 β大 于 150时‚随 β的增大铅的浓度变化逐渐趋于平缓； 当 β达到 200后‚除铅后电解液中的铅保持在 0∙0001ｇ·Ｌ －1水平．当 β小于 150时‚随着 β增大‚ 除铅率迅速增大；当 β大于 150时‚除铅率变化不 大‚均大于 97％．根据生产需要‚溶液中 ［Ｐｂ 2＋ ］≤ 0∙0003ｇ·Ｌ －1时‚就能满足电解镍生产要求‚此时对 应的 β为 150． 在电解液中加入氯化钡溶液会产生如此深度除 铅效果的主要原因是 Ｐｂ 2＋随难溶化合物 ＢａＳＯ4 一 起沉淀析出‚铅的共沉淀的产生主要有如下三种方 式 ［13］． （1） 形成固溶体．镍溶液中存在大量 ＳＯ 2－ 4 ‚当 加入一定量的沉淀剂 ＢａＣｌ2 时‚ＢａＳＯ4 达到饱和而 ＰｂＳＯ4未达到饱和‚此时应当只有 ＢａＳＯ4 沉淀．由 于两者晶体结构相同‚而且 Ｂａ 2＋和 Ｐｂ 2＋的半径相 近‚Ｐｂ 2＋将进入 ＢａＳＯ4 的晶格而成为混晶体‚与之 共同析出‚沉淀反应为： Ｂａ 2＋ ＋ＳＯ 2－ 4 ＢａＳＯ4‚Ｋ1＝ ａＢａＳＯ4 ａＢａ2＋ａＳＯ2－4 ； Ｐｂ 2＋ ＋ＳＯ 2－ 4 ＰｂＳＯ4‚Ｋ2＝ ａＰｂＳＯ4 ａＰｂ2＋ａＳＯ2－ 4 ． 式中‚ａＢａＳＯ4、ａＰｂＳＯ4分别为 ＢａＳＯ4、ＰｂＳＯ4 在固相中的 活度；ａＢａ2＋、ａＰｂ2＋和 ａＳＯ2－4 分别为 Ｂａ 2＋、Ｐｂ 2＋和 ＳＯ 2－ 4 在水溶液中的活度．当析出的固相为纯物质时‚ ａＢａＳＯ4、ａＰｂＳＯ4均为 1‚则可以得到： ａＰｂＳＯ4 ＝ ａＰｂ2＋ ａＢａ2＋ Ｋａｐ（ＢａＳＯ4） Ｋａｐ（ＰｂＳＯ4） ａＢａＳＯ4 （2） 式中‚Ｋａｐ（ＢａＳＯ4）、Ｋａｐ（ＰｂＳＯ4）分别为 ＢａＳＯ4、ＰｂＳＯ4 的活 度积． 式 （2）表明‚以固溶体形态进入固相的 ＰｂＳＯ4 的活度与 Ｋａｐ（ＢａＳＯ4） Ｋａｐ（ＰｂＳＯ4） 值成正比‚ＰｂＳＯ4 的溶解度越小‚ 则越容易出现固溶体‚同时与 ａＰｂ2＋、ａＢａＳＯ4成正比． （2） ＢａＳＯ4表面吸附 Ｐｂ 2＋引起的共沉淀．当溶 液中加入氯化钡溶液后‚由于电解液中的 ＳＯ 2－ 4 质 量浓度高达 90ｇ·Ｌ －1‚此时立即生成 ＢａＳＯ4 沉淀． 在 ＢａＳＯ4沉淀内部‚每个构晶离子都被带相反电荷 的离子所包围‚处于静电平衡状态．但在沉淀表面‚ Ｂａ 2＋或 ＳＯ 2－ 4 至少有一面未被相反电荷的离子所包 围‚从而具有吸引相反电荷离子 （ＳＯ 2－ 4 或 Ｂａ 2＋、 Ｐｂ 2＋ ）的能力．沉淀表面首先吸附溶液中过量的构 晶离子‚组成第 1吸附层．因此‚ＢａＳＯ4 沉淀首先吸 附过量的 Ｂａ 2＋形成吸附层‚此时沉淀带正电‚为了 保持其电中性‚吸附层外面吸附带负电荷的 ＳＯ 2－ 4 或 Ｃｌ －形成扩散层‚吸附层和扩散层共同组成沉淀 表面的双电层‚双电层的离子及其所吸附的离子能 随 ＢａＳＯ4一起沉淀．同时‚由于表面吸附具有选择 性‚第 1吸附层首先吸附构晶离子 Ｂａ 2＋‚其次‚吸附 与构晶离子大小相近、电荷相同的离子 Ｐｂ 2＋． （3） 包藏引起的共沉淀．在 ＢａＳＯ4沉淀的过程 中‚如果沉淀过快‚表面吸附的 Ｐｂ 2＋还来不及离开 沉淀表面就被随后生成的 ＢａＳＯ4沉淀覆盖‚使 Ｐｂ 2＋ 被包裹在沉淀内部而从溶液中除去． 2∙3 温度对除铅结果的影响 在 β＝150、除铅前液铅离子的质量浓度为 0∙01 ｇ·Ｌ －1、搅拌时间为 60ｍｉｎ、喷淋加入氯化钡溶液的 时间为 21ｍｉｎ、加入絮凝剂的质量浓度为 2∙5ｇ·Ｌ －1 的条件下‚考察在不同 ｐＨ下‚温度对除铅后电解液 中铅离子浓度的影响‚实验结果如图 3所示． 从图 3可以看出‚在相同的实验条件下‚ｐＨ越 ·57·