镀钌废液中三氯化钌的再生

作     者：邵莹 

作者单位：江苏理工学院 

学位级别：硕士

导师姓名：王琪;范义春

授予年度：2020年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：镀钌废液 三氯化钌 蒸馏 液膜萃取 膜电解 

摘      要：目前地矿中钌资源稀缺,从二次资源废料中回收的钌在工业用原料中占有很大比重,国内外对钌的回收尤为重视,尤其工业发达国家。钌资源极大的需求量导致其产生的废料也多,因此对钌回收的技术需求愈发迫切。本论文以镀钌废液为原料,采用蒸馏—萃取联合法、液膜法以及离子膜电解法对三氯化钌的回收工艺技术进行研究,分别得到了三种方法的最佳工艺条件,提高了社会经济效益,减少了钌资源的消耗与浪费。第一部分是蒸馏—萃取联合法再生镀钌废液中的三氯化钌,考察了蒸馏过程与萃取过程的工艺条件对三氯化钌收率的影响。研究结果表明,蒸馏温度为80℃,蒸馏时间为60 min,以HSO-KMnO为氧化体系,6 mol/L HCl为吸收剂,蒸馏收率最高可达到89.87%。此时,对蒸余液进行处理,预氧化剂为10%NaClO,萃取剂N的浓度为30%,相比为1,反萃剂为2 mol/L NaOH溶液,反萃相比为1时,钌反萃率最高为80.39%。与单一蒸馏法相比,蒸馏-萃取联合法再生钌总回收率达到了96.90%,提高了7.90%。三氯化钌产品的钌含量为38.80%。第二部分是液膜法萃取回收镀钌废液中的三氯化钌,比较得到乳状液膜的萃取效果优于大块液膜,考察了乳状液膜法萃取钌的最佳工艺条件。研究结果表明,在3 mol/L HCl条件下,N、span 80、磺化煤油、液体石蜡的体积比为9:4:84:3,油内比(R)为0.5,乳水比(R)为2,制乳时间为20 min,内相解析剂为2 mol/L NaOH溶液,采用化学-加热联合破乳法,水浴温度为80℃,破乳时间为40 min,破乳剂(正辛醇)用量为3 m L时,萃取率最高达到95.41%,破乳率最高达到63.37%。第三部分是离子膜电解法再生镀钌废液中的三氯化钌。先用阳膜电解沉积单质钌,再用阴膜造液制备三氯化钌晶体,证明了该方法的可行性并确定了最佳工艺条件。研究结果表明,以钛网为阴极,电解温度为35℃,电解时间为10 h,电流强度为0.05 A,电流密度为83.33 A/m,电解质(NaCl)加入量为1～1.5 g/L,阴极液钌浓度为1.106 g/L,极板间距为30 mm,钌单质沉积率最高为98.40%;电解温度为30℃,盐酸浓度为1.25mol/L,电流密度为250 A/m,极板间距为30 mm,电解时间为3 h,三氯化钌收率最高达到93.85%,钌含量为37.42%,电流效率最高为15.76%,单位电耗最低只有17.33kW·h/kg。综上所述,比较三种工艺方法,传统蒸馏吸收法工艺参数成熟,结合萃取法可有效提高回收率;液膜法较为新颖,可与其他方法结合使用得到不同类型的钌产品,操作简单,回收率较为可观;离子膜电解法所制备的三氯化钌产品纯净、质量高,该方法经济环保、节约能耗,可实现工业生产,有较好的的社会前景。