树脂的吸附机理

1.树脂种类和性质
    多年来，对氰化液中吸附金的离子交换树脂所作的许多研究指出，用于吸附金的离子交换树脂主要有：AM、AB-17、IRA-400、717等强碱性阴离子交换树脂，AH-18、704等弱碱性阴离子交换树脂，AM-2Б、AП-2等混合型阴离子交换树脂及其他人工合成树脂等。
    这些树脂中，就对金的吸附选择性而言，弱碱性阴离子交换树脂比强碱性阴离子交换树脂好，但前者的强度低，且吸附动力学特性和解吸性能均较差。吸附动力学特性以强碱性阴离子交换树脂和混合型阴离子交换树脂为好。
    这是由于离子交换树脂是不溶性的固态三维聚合物，其中含有由柔韧的聚合物高分子相互交错构成的在溶液中能离解的离子化基团。这种离子化基团是由树脂交联键、桥键的聚合物分子烃链形成的树脂基体网状结构骨架，与牢固结合在骨架上不动的刚性连接的固定离子和与固定离子电荷相反的反离子所构成（图1）。树脂中的反离子就是能与溶液中的离子进行交换的离子，按照反离子的电荷符号，可将树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。如以R表示带固定离子的离子交换树脂，A、B分别表示树脂相和水相中的交换离子，则两相离子的交换反应可表示为：

树脂浸入溶液中后，其体积会增大1.5~2.0倍，这是树脂的膨胀性。本来，合成离子交换树脂用的有机单体（如苯乙烯）是疏水性的，不会因吸水而膨胀。但由于向树脂的基体中引入了亲水性的活性基团，故树脂浸入溶液中后，水溶液会沿分子空隙的沟道渗入活性基团，并使其水化膨胀。离子交换树脂的膨胀性用膨胀系数K表示，它是膨胀的树脂比容VH和风干的树脂比容VC二者之比值：

  阴离子交换树脂的膨胀系数在2.0~3.0的范围内变动。工业生产并供给用户的阴离子交换树脂含水50%~56%。
    由于树脂遇水膨胀，干燥后又恢复或接近原来的状态，这种变化使树脂内部颗粒来回移动并产生内应力，致使树脂发生磨损和破坏。故在生产过程中不宜让树脂频繁地膨胀和干燥。
    树脂对某些离子的选择性吸附，是离子交换树脂的一种重要性质。故选用每一种树脂前都应先进行试验，测定它们在目的生产溶液中选择性吸附某些离子的次序，以便于正确选用效果最佳的树脂。
    树脂的机械强度在实际应用中具有重要意义。由于树脂要经受介质、负荷、吸附设备和矿砂的摩擦，筛分冲击，以及干、湿和冷、热变化等各种力学作用，强度小的树脂烃质基体表面易遭破坏。特别是用于矿浆吸附过程的树脂，更应具有一定的机械强度。
    前苏联在生产中较为广泛使用的是AM-2Б混合型阴离子交换树脂，因为与其他树脂相比，它具有较好的吸附和解吸性能，较高的选择性和机械强度。
    AM-2Б型阴离子交换树脂是一种大孔结构的双官能团树脂。该树脂的基体由使用氯代甲醇处理过的苯乙烯和对二乙烯基苯的共聚物组成。其中，含有10%~12%的对二乙烯基苯，因而能保证树脂所需的机械强度，并借胺化反应往阴离子交换树脂的基体中引入约1:1的强碱性季胺碱和弱碱性叔胺碱活性基团。由于树脂中存在两种活性基团，因而对金的选择性和吸附容量提高，如以R表示树脂基体，则其分子式可表示为：

  由于该树脂为大孔结构，所以能提高树脂内的离子扩散速度，从而使总的离子交换速度加快，大大改善树脂动力学特性。这种树脂具有如下特性：对氯离子交换容量为3.2mg（当量）/g，粒度0.6~1.2mm，比表面积32m2/g，干树脂密度0.42g/cm3，商品树脂含水量52%~58%，在水中的膨胀系数为2.7，运输及贮藏温度不低于5℃，新树脂使用前，先用3~4倍体积的质量分数为0.5% HCl或H2SO4溶液洗涤，除去洗涤过程产生的、由细碎树脂组成的泡沫。洗涤最好与筛析（筛孔0.4mm）同时进行，以除去细粒树脂。这些细粒树脂加入吸附过程会造成金随尾矿而损失。
    AN-2型树脂是由体积分数为12%的对二乙烯基苯和60%的异辛烷的共聚物组成基体的混合碱阴离子交换树脂，粒度0.4~1.5mm。
    AH-18型树脂是苏联研制成的以二甲胺作活性基的弱碱性阴离子交换树脂，它对金吸附的选择性较好，一般占总吸附容量的50%~60%，但机械强度差，且树脂的再生性能也不好。
    AB-17、IRA-400和717型强碱性阴离子交换树脂，具有高的机械强度和良好的吸附与解吸动力学性质，但对金吸附的选择性较差，一般只占总吸附容量的18%左右。表1列出了IRA-400型树脂从氰化液中吸附金、银、铜等金属离子的吸附容量。表1  IRA-400对单一氰化络合物的吸附容量金属吸附金属容量/（mg·g-1）金属吸附金属容量/（mg·g-1）Au659.1Zn81.6Ag340.8Co76.3Ni106.9Fe（Ⅱ）48.8Cu82.1　　

好高深哦，有些看不懂