氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法

摘要

本发明提供一种氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法，属于离子分离技术领域。该方法首先加热氨化催化废液沸腾30～40分钟，用冷水吸收挥发出的氨气，将所得溶液过滤，用水充分洗涤生成的白色沉淀，然后向所得滤液中缓慢加入NH

说明书

技术领域

本发明属于离子分离技术领域，具体涉及一种氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法。

背景技术

进入21世纪，随着化学工业的迅速发展，催化剂的品种和需求量与日俱增。工业用催化剂的种类众多，其中固体催化剂约占催化剂工业应用的80%，固体催化剂的活性中心通常为铜、镍、钼、铬、锌等单金属、多金属、氧化物、硫化物和络合物等，而重金属离子常常会造成水资源的污染，因此减少和消除重金属离子在环境中的积累就变得极为重要。

在催化剂工业废水中多含有铬、铜、镍、锌、钼等重金属离子，当其进入环境后对生物体和环境有众多危害。如在天然水中只要有微量的重金属浓度即可产生毒性效应；微生物不仅不能降解重金属离子，某些重金属离子还可能在微生物作用下转化为金属有机物，产生更大的毒性；重金属离子进入人体后能够和生理高分子物质（如蛋白质、脂肪酸和氨基酸等）发生强烈的相互作用形成有机酸盐和螯合物，使蛋白质等高分子生理物质失去活性，危害人体健康。因此，在工业催化废液排放前必须对重金属离子进行分离，以免对环境及人体造成危害。

在工业氨化处理过程需要多金属合金组合的催化组分中，涉及到金属锌与镍的复合使用，在催化后的碱性废水中会含有大量的锌、镍离子，需要进行处理和回收。目前，分离催化废水中重金属离子的方法通常有化学沉淀法、电解法、离子交换法、吸附法等，目前国外最新采用的方法为胶束增强超滤法、新电化学处理法和硅微囊新技术等方法。不同的工业催化废液具有不同的液体环境，因此也需要特殊的处理分离方法，本发明针对氨化催化废水中的镍、锌离子分离提出了一种简便可行、分离效果好、成本低、适合工业化应用的方法。

发明内容

本发明针对现有氨化催化废液处理技术存在的问题，提供一种氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法。所要处理的氨化催化废液为黄色透明液体，有明显的刺激性氨味，溶液的密度约为1.14 克/立方厘米(25℃)。

通过对氨化催化废液的物理与化学性质分析，氨化催化废液主要由下列化合物所组成：(NH₄)₂SO₄、NH₄Cl、[Ni(NH₃)₄]Cl₂、[Ni(NH₃)₄]SO₄、[Zn(NH₃)₂]Cl₂、[Zn(NH₃)₂]SO₄以及大量游离态的NH₃·H₂O，此氨化催化废液为碱性环境。

本发明所提供的氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法具体步骤如下：

(1) 使用集热式加热方式加热氨化催化废液沸腾30~40分钟，用冷水吸收挥发出的氨气，脱氨后溶液pH值为 7～8，以100毫升氨化催化废液计算，制备的氨水浓度控制在6wt%～10wt%，所需冷水量为105毫升～170毫升。

将步骤(1)所得溶液过滤，用水充分洗涤生成的白色沉淀，直至溶液中无明显的SO₄^2-离子和Cl^-离子为止，将所得到的Zn(OH)₂干燥后称重，并计算收率。

向步骤(2)所得滤液中缓慢加入NH₄HCO₃固体并搅拌，直至溶液中没有明显的Zn²⁺离子为止，将得到的ZnCO₃干燥后称重，并计算收率。

向步骤(3)所得滤液中缓慢加入H₂C₂O₄固体并搅拌10～15分钟，直至溶液中没有明显的Ni²⁺为止，反应后溶液pH 值为 6～7，过滤并用水充分洗涤生成的浅绿色沉淀，将得到的NiC₂O₄干燥后称重，并计算收率。

本发明具有以下明显的技术特点：

1、氨化催化废液中大部分的金属离子和其他离子均可得到有效的处理和回收再利用，最后排放的少量废水中镍离子的含量小于20 ppm（经丁二酮肟检测，均低于其检测限范围内），锌离子的含量小于30 ppm（经铬黑T检测，均低于其检测限范围内），均可达到国家环保的排放要求。

、最终的分离和进一步纯化的Zn(OH)₂、ZnCO₃、NiC₂O₄三种金属化合物产品中，相互之间没有明显的混杂，而且其纯度经重结晶后均可达到98%以上。

具体实施方式

实施例1：氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法具体如下：

(1) 使用集热式加热方式加热氨化催化废液沸腾30分钟，用冷水吸收挥发出的氨气，脱氨后溶液pH值为 7.2，以100毫升原液计算，制备的氨水浓度为6wt%，所需冷水量为110毫升。

将步骤(1)所得溶液过滤，用水充分洗涤生成的白色沉淀，直至溶液中无明显的SO₄^2-离子和Cl^-离子为止，将得到的Zn(OH)₂干燥后称重，并计算收率。

向步骤(2)所得滤液中加入2.11克的NH₄HCO₃固体并搅拌，直至溶液中没有明显的Zn²⁺离子为止，将得到的ZnCO₃干燥后称重，并计算收率。

向步骤(3)所得滤液中加入0.40克H₂C₂O₄固体并搅拌11分钟，直至溶液中没有明显的Ni²⁺为止，反应后溶液pH值为 6.3，过滤并用水充分洗涤生成的浅绿色沉淀，将得到的NiC₂O₄干燥后称重，并计算收率。

实施例2: 氨化催化废液中锌离子和镍离子的分离与纯化方法具体如下：

(1) 使用集热式加热方式加热氨化催化废液沸腾36分钟，用冷水吸收挥发出的氨气，脱氨后溶液pH 值为 7.5，以100毫升原液计算，制备的氨水浓度为6 wt %，所需冷水量为130毫升。

将步骤(1)所得溶液过滤，用水充分洗涤生成的白色沉淀，直至溶液中无明显的SO₄^2-离子和Cl^-离子为止，将得到的Zn(OH)₂干燥后称重，并计算收率。

向步骤(2)所得滤液中加入2.26克的NH₄HCO₃固体并搅拌，直至溶液中没有明显的Zn²⁺离子为止，将得到的ZnCO₃干燥后称重，并计算收率。

向步骤(3)所得滤液中加入0.49克H₂C₂O₄固体并搅拌13分钟，直至溶液中没有明显的Ni²⁺为止，反应后溶液pH = 6.5，过滤并用水充分洗涤生成的浅绿色沉淀，将得到的NiC₂O₄干燥后称重，并计算收率。

表1列示了实施例3-5中氨化催化废液的加热时间及各组分用量，以100 mL氨化催化废液计算。表2为氨化催化废液中的成分含量测定值。表3为以100 mL氨化催化废液得到的五组实施例数据汇总表。

表1  氨化催化废液处理所需时间及各组分用量

表2  氨化催化废液中的成分含量测定值

离子或分子SO₄^2-Ni²⁺Zn²⁺NH₃Cl^-H₂O含量(克/升)135.41.22132.871024.36764.15