烷基黃原酸鹽捕收劑的綠色合成技術(shù)探究

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1 引言

重金屬處理是垃圾處理過程中較為困難的一類。為了提高重金屬資源的回收利用效率，采用重金屬捕收劑是一種科學(xué)高效的技術(shù)手段。黃原酸鹽是一種有機(jī)螯合物，能夠與重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成難溶性鹽，基于這一原理，黃鹽酸鹽作為重金屬捕收劑是十分有效的。

2 硫化礦浮選技術(shù)

利用礦物表面水潤型的差異這一特征來對礦物進(jìn)行分離是浮選技術(shù)的主要機(jī)理。這種方法已經(jīng)被工業(yè)廣泛應(yīng)用。硫化礦浮選技術(shù)是針對硫化礦的浮選技術(shù)，通過對重金屬物質(zhì)進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)硫化礦資源的再利用。在浮選技術(shù)應(yīng)用中，硫化礦重金屬的捕收劑是影響浮選效果的關(guān)鍵因素。在硫化礦浮選工藝中，烷基黃原酸鹽很容易與各種烷基化試劑作用生成硫代酯類，成為應(yīng)用越來越普遍的一種重金屬捕收劑。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與方法

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：電子攪拌器、恒溫加熱攪拌器、電子天平、p H計(jì)、元素分析儀、紅外光譜儀、紫外可見分光光度儀、掛槽浮選機(jī)、錐形球磨機(jī)

實(shí)驗(yàn)方法：采用滴定法對黃原酸鹽產(chǎn)品進(jìn)行含量測定。根據(jù)黃原酸鹽產(chǎn)品含量計(jì)算黃原酸鹽的回收率。對黃原酸鹽捕收劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征實(shí)驗(yàn)，具體包括：溶解度測定、元素分析、紅外光譜分析、紫外光譜分析。對黃原酸鹽捕收劑進(jìn)行礦物浮選實(shí)驗(yàn)，每次稱取礦樣1000g，經(jīng)過錐形球磨機(jī)獲得礦漿濃度62%。然后采用單槽浮選機(jī)對礦物進(jìn)行浮選，細(xì)度設(shè)為-200目，符合細(xì)度的占70%，捕收劑用量為80g/t。

4 黃原酸鹽合成技術(shù)與產(chǎn)物表征

黃原酸鹽合成采用溶劑合成法，主要方程式如下：

公式中R代表C1～C8的烷基。合成黃原酸鹽的過程中放熱，因此反應(yīng)條件應(yīng)注意合理控制溫度。

本實(shí)驗(yàn)以異丁基黃原酸鹽為例，對黃原酸鹽合成反應(yīng)的影響因素進(jìn)行了分析。

一是溶劑的影響。實(shí)驗(yàn)中分別選取二氯甲烷、石油醚、二硫化碳作溶劑，考查不同溶劑對異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度的影響。結(jié)果表明：當(dāng)溶劑為二硫化碳時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品純度最高，二氯甲烷次之。石油醚作溶劑時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品純度最低。二硫化碳作溶劑不僅不會與未反應(yīng)的原料進(jìn)行分離，而且還能夠循環(huán)使用，在合成反應(yīng)的后續(xù)處理環(huán)節(jié)更加簡便，因此本實(shí)驗(yàn)中二硫化碳作為溶劑最好。

二是原料配比的影響。二硫化碳作為反應(yīng)溶劑，實(shí)際使用量為0.7moL；合成溫度設(shè)為25℃；合成時(shí)間為3.5h。考查原料配比不同的情況下，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度會受到何種影響。結(jié)果表明：當(dāng)NaOH與ROH的摩爾比增大時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品純度幾乎不變，但是回收率增大。當(dāng)二者的比值超過一定值時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品純度反而下降。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)NaOH與ROH的摩爾比在1附近時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品純度、回收率較為理想。

三是溫度的影響。二硫化碳作為反應(yīng)溶劑，實(shí)際使用量為0.7moL；合成時(shí)間為3.5h；氫氧化鈉和異丁醇均為0.2mo L。考查溫度不同時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度會受到何種影響。結(jié)果表明：當(dāng)溫度低于20℃時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度均偏低。隨著溫度的升高，在25～33℃范圍內(nèi)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度也隨之增大。當(dāng)溫度超過35℃后，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度均有所下降。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)溫度為25℃時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度最佳。

四是時(shí)間的影響：二硫化碳作為反應(yīng)溶劑，實(shí)際使用量為0.7mo L；合成溫度為25℃；氫氧化鈉和異丁醇均為0.2moL?？疾闀r(shí)間不同時(shí)，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度會受到何種影響。結(jié)果表明：在2.5～3.5h范圍內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間延長，有利于促進(jìn)合成反應(yīng)更加充分，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度也隨之增大。超過3.5h后，主要反應(yīng)基本平衡，副反應(yīng)加劇，異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品的回收率、產(chǎn)品的純度變化不明顯。

在最佳的反應(yīng)條件下，對合成的異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品進(jìn)行表征。結(jié)果如下：

異丁基黃原酸鹽產(chǎn)品外觀黃綠色，呈片狀、熔程135～136℃，25℃下溶解度為27.03g/100g水。

產(chǎn)品分子的元素含量情況為：C-34.38%；H-5.80%；S36.91%-；O-10.20%。

紅外光譜分析在1100/cm位置附近出現(xiàn)C-O-C吸收峰，在1050/cm位置附近出現(xiàn)C=S吸收峰，在600/cm位置附近出現(xiàn)C-S振動峰，表明產(chǎn)品中含有黃原酸基團(tuán)。

紫外光譜分析發(fā)現(xiàn)在250～260nm出現(xiàn)小峰，表明產(chǎn)品中的異丁基黃原酸官能團(tuán)特征吸收波長在此區(qū)間。

5 黃原酸鹽捕收劑的浮選性能

對異丁基黃原酸鹽對黃銅礦的浮選性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。加入起泡劑MIBC，濃度為20mg/L，藥劑濃度15m/L，黃銅礦的p H值不同時(shí)，浮選回收率呈現(xiàn)出差別。當(dāng)p H值為5～6時(shí)，異丁基黃原酸鹽的浮選回收率最高，隨著p H值增加，浮選回收率反而下降。當(dāng)p H值為6時(shí)，起泡劑用量不變，考查異丁基黃原酸鹽濃度對浮選回收率的影響。結(jié)果表明：隨著異丁基黃原酸鹽濃度增加，浮選回收率增大并趨于穩(wěn)定，當(dāng)異丁基黃原酸鹽濃度為16～20mg/L時(shí)，黃銅礦的浮選回收率較理想，可達(dá)到95%以上。

6 結(jié)語

綜上所述，本文以異丁基黃原酸鹽為例對烷基黃原酸鹽捕收劑的合成技術(shù)進(jìn)行了探討，通過實(shí)驗(yàn)考查了不同因素對烷基黃原酸鹽捕收劑產(chǎn)品性能的影響，旨在優(yōu)化烷基黃原酸鹽捕收劑合成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的重金屬浮選效果。