Инновационный путь добычи вольфрама от традиционного осаждения до ионного обмена

Химическая структура и классификация вольфрамовой смолы

Вольфрамосодержащая смола относится к ионобменной смоле и ее химическая структура состоит из трех частей:
1. Рамочная система (матрица)
Рама смолы представляет собой скрещенный сополимер стирена и дивинилбензена (St-DVB).
2Физическая форма.
Вольфрамосодержащая смола, используемая в промышленности, обычно имеет форму сферических частиц, с диапазоном размеров частиц от 0,315 до 1,25 мм. В соответствии со структурой пор,его можно разделить на два типа:: гелевой и макропорный тип.
3Функциональные группы
Функциональные группы химически связаны с структурой, и они являются основными единицами, которые определяют селективность смолы.Вольфрамовые смолы подразделяются на следующие две категории::
Сильно базисная анионобменная смола
Функциональная группа представляет собой четвертичную аммиачную группу, химическая структура которой -N+(CH3)3Cl− или -N+(CH3)3OH−. Эта группа остается положительно заряженной при любом pH,Таким образом, смола имеет возможность обмена как в кислотных, так и в щелочных растворах; обменную реакцию можно представить следующим химическим уравнением:

(В формуле R представляет структуру смолы)
(2) Слабобазисная анионобменная смола
Функциональная группа является третичным амином, химическая структура которого -N(CH3) 2.Он не ионизируется в воде и требует протонации в кислой среде для образования -N+(CH3) 2H для обмена анионамиСелективность слабобазичных смол для вольфрама отражается в основном в их предпочтительной адсорбции полимерных вольфрамовых ионов (таких как HW6O215−, H2W12O406−) в кислотных условиях.
Протонационная реакция (активация в кислой среде)
Резина не диссоциируется в воде. Она должна быть протонирована в кислотных условиях, чтобы сформировать обменные группы:

(Если использовать систему серной кислоты, она будет соответствовать типу HSO4 или SO42)
2 Адсорбционно-обменная реакция (селективная адсорбция политонговых анионов)
При слабокислых условиях (pH 2-4), вольфрамовые ионы полимеризируются в политонговые анионы, которые затем подвергаются обменным реакциям с анионами на смоле.
· Что касается HW6O215 - (химическая формула адсорбции)

· Что касается H2W12O406 - (химическая формула адсорбции)

Примечание: фактическая форма вольфрамовых ионов в растворе сложна. Выше приведенная упрощенная пропорциональная формула обмена. Баланс зарядов следует принципу эквивалентного обмена (т.е.1 моль заряда соответствует обмену 1 моль ионов хлорида).
3 Регенерационная реакция (десорбция щелочной жидкости)
Использование сильной основы (например, NaOH) для нейтрализации протонов на смоле, разрыв ионных связей, в результате чего элюируются политонговые анионы, в то время как смола возвращается в свободную форму аминов:

где An− представляет собой полимерный ион политонгового состояния, причем n равен 5 или 6.
После регенерации смола находится в виде свободного щелочного (-N(CH3) 2). При повторном использовании необходимо повторить процесс кислотности и протонации, описанный в шаге 1.
4Физико-химическая основа адсорбционной реакции смолы
Селективность смолы для адсорбции вольфрамовых ионов в основном зависит от следующих факторов:
(Ионный заряд и радиус гидратации)
WO42− является двувалентным анионом, и его электростатическое взаимодействие с четвертичными аммиачными группами сильнее, чем у моновалентных анионов (таких как Cl− и OH−).
(2) pH раствора
При щелочных условиях (pH > 9) вольфрам существует в виде WO42−; при слабокислых до нейтральных условиях (pH 5 - 8) вольфрам подвергается полимеризации для образования политонговых анионов,которые легче адсорбируются смолой из-за их более высокой плотности заряда.
(3) Конкурентное воздействие ионов примесей
Последовательность селективности сильных базовых анионобменных смол для общих ионов примерно следующая:

Согласно этой последовательности, такие примеси, как фосфор, мышьяк и кремний могут быть частично отделены во время стадии адсорбции.Молибден и вольфрам имеют схожие химические свойстваОбычно глубокое отделение необходимо проводить на стадии десорбции.