جداسازي نيكل از كبالت از محلول شستشوي حامل ساختگي با روش تركيبي بر پايه الكترودي يونيزاسيون

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

دكتري

خالص¬سازي و استخراج نيكل از سنگ معدن اين فلز يكي از دغدغه¬هاي مهم فعاليت¬هاي معدني است كه كشور ايران نيز به عنوان يكي از دارندگان منابع بزرگ اين كاني درگير آن است. در عمليات مرسوم بعد از حذف ناخالصي¬هاي گوناگون شامل انواع فلزات، از روش استخراج چند مرحله¬اي با حلال¬هاي گران قيمت براي جداسازي نهايي كبالت از نيكل استفاده مي¬شود. در اين مطالعه از يك فرآيند تركيبي با محوريت الكترودي¬يونيزاسيون در حضور عامل كمپلكس¬ساز EDTA براي افزايش خلوص نيكل در محلول شستشوي حامل (PLS) ساختگي استفاده شد. براي اين منظور يك سل الكترودي¬يونيزاسيون سه محفظه¬اي طراحي و ساخته شد و آزمايشات براي بهينه سازي پارامترهاي عملياتي شامل ولتاژ و pH بر روي محلول حاوي ppm 950 نيكل و ppm 100 كبالت انجام شد. نتايج اين بخش نشان داد كه با اعمال ولتاژ 7 ولت و تنظيم pH بر روي مقدار 5/2 و با نسبت مولي 1:1 براي نيكل و EDTA جداسازي نسبي قابل قبولي بين كاتيون¬هاي نيكل و كبالت حاصل مي¬گردد. در ادامه به منظور ارتقا خلوص هر يك از اين كاتيون¬ها در محلول¬هاي دربرگيرنده آنها، عمليات تكميلي بر روي محلول خوراك رقيق شده خروجي از محفظه خور اك و همچنين محلول خروجي از محفظه كاتدي انجام شد. بدين منظور از يك مرحله جذب با رزين تبادل كاتيوني براي حذف كبالت همراه با كمپلكس Ni-EDTA و متعاقب آن فرايند فنتون براي شكستن كمپلكس مورد اشاره استفاده شد. انجام اين بخش منجر به دسترسي به نيكل اكسيد در اندازه ذرات نانو با خلوص 100% و با اندازه متوسط nm55 گرديد. از طرفي در موردي كه فرآيند فنتون پس از اعمال يك مرحله EDI انجام شد، نانوذرات نيكل اكسيد با اندازه متوسط nm 45 و محدوده خلوص 12/98-61/98 % توليد شد. بررسي نتايج حاصل از آناليزهاي مشخصه¬يابي XRD و FESEM كاملاً در توافق با يكديگر در خصوص خلوص و اندازه ذرات نيكل اكسيد حاصله بودند. همچنين نتايج آناليز ICP نيز تائيد كننده مقادير خلوص بدست آمده بود. اين نتايج نشان داد كه استفاده نوآورانه از EDTA در محلول PLS براي تسهيل جداسازي از طريق يك سيستم EDI، همراه با تخريب بعدي از طريق فرآيند فنتون، نشان دهنده يك رويكرد جديد در توليد نانوذرات نيكل اكسيد با خلوص بالا از محلول PLS است. از طرف ديگر با اعمال تنها 3 مرحله استخراج با محلول حاوي سيانيكس 272 بر روي محلول شستشو دهنده كاتد كه عمدتاً حاوي كاتيون كبالت بود % 5/65 از كبالت اوليه وارد شده با محلول خوراك با خلوص 100% بازيابي شد. در مجموع مي¬توان اينگونه ادعا نمودكه با كاربرد فرايند تركيبي پيشنهادي در اين پژوهش مي¬توان به صورت مستقيم نانو ذرات نيكل اكسيد را با خلوص 100% از محلول PLS ساختگي كه حاوي كاتيون كبالت نيز هست بدست آورد.

230123

مهندسي شيمي

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان