离子交换除铅的方法和设备技术

离子交换从溶液中除铅的方法，其中采用不溶于溶液且含可交换锶或钙或二者的材料．业已发现，在有金和金合金金属，如钴、镍、铁、锑和铟的情况下，即使是离子交换除去非常低浓度的铅也是选择性的．还发现在有金和例如钴离子存在下，也可用锶或钙交换材料有效地从液体中除铅，而又不会大量脱除金或钴．本发明专利技术所用设备包括，可渗透液体的由交换材料构成的接触材料，该交换材料可在可渗透液体的截体上进行扩张以使待处理液体通过．本发明专利技术的镀金液包括金源并含有钙和／或锶离子且铅浓度不超过２０ｐｐｍ．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用离子交换方法从含有铅离子的液体中除去铅离子，和能完成离子交换除铅离子的材料和设备。更具体地说，本专利技术一方面是涉及一种适用于从液体，例如金属盐水溶液中除去铅离子的方法、材料和设备，本专利技术另一方面涉及从含有金或其它贵金属离子的液体中选择除去铅离子的方法。象众多的在离子交换方法中可利用的含有可交换原子或离子的材料一样，离子交换技术在该
自然也是已知的，例如，在美国专利3，890，225（属Kajiyama）号中公开了一种除去重金属，如铜、镉、汞、铅、锌等离子的方法，该方法使珊瑚化石石灰石与重金属离子接触。据说，珊瑚化石石灰石的高度多孔性在吸附重金属离子方面将显示优越性。在该文第四栏第十五行以后，专利权人陈述了由于材料的主要组分是碳酸钙，所以发生的交换反应是用重金属，如铜、镉、铁、汞等离子取代钙。该专利的图3和图4分别表明了用于处理大量的和试验量的废水以从中除去重金属离子的设备。美国专利3，935，098号（属奥德等人）叙述了用特定种类的树脂以达到重金属或重金属化合物溶液的吸附分离方法，该树脂中包含阳离子，其中包括钙离子，树脂可携带在多孔材料载体，例如硅藻土、浮石、沸石、高岭土、钒土上面等。根据本专利技术的第一方面，提出了从含有铅离子的液体中离子交换除去铅离子的方法，该方法包括用固态交换材料与液体接触，固态交换材料包含可交换的锶，并且该材料不溶于液体，该液体可为含铅离子的水溶液，从而使液体中铅离子与上述材料中的锶交换。-->根据本专利技术的第二方面，提出了从含有铅离子以及金离子和金合金离子中的一种或两种的液体中选择性离子交换除去铅离子的方法，该方法包括：用固态交换材料与液体接触，该固态交换材料不溶于液体，该液体可以是含有铅离子以及金离子和金合金离子中的一种或两种的水溶液，并且固态物质中含有选自锶和钙中的一种或两种构成的物质组的可交换离子，从而使液体中的铅离子优于液体中金和金合金离子的一种或两种，而与交换材料中的可交换离子进行交换。根据本专利技术的第三方面，交换材料是从玻璃、树脂、硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐、铝酸盐、焦磷酸盐和沸石的一种或多种构成的物质组中选择的，优选的交换材料一个是硅灰石，另一个是天青石。根据本专利技术的第四方面，所用交换材料呈粘附性接触介质形式，并且用交换材料与液体的接触步骤包括，液体进入接触介质与接触介质接触，进一步包括从接触介质中抽出接触过的液件。这里及权利要求中所用的“粘附”（coherent）这一术语通常是指容量特性或作为该物质的一部分牢固地粘在一起的特性。术语“接触介质”（contact    medium）仅仅是指将要与液体进行接触以处理该液体的材料。因此，这里及权利要求中所用的“粘附性接触介质“cohererot    contact    medium）意指限定在容器内的接触介质，或另一方面，定义为一种松散物质，液体可泵送过该物质，这与粒状材料不同，因为粒状材料可以自由地扩散或被分散到整个液体中。根据本专利技术的第五方面，提出了从含铅离子液体中离子交换除去铅离子的设备，该设备包括：带有液流入口和液流出口的容器;和置于该容器内以使从入口流向出口的液体能够流过整个接触介质的液体可渗透性粘附接触介质，该接触介质包括固态交换材料，该材料不溶于该液体并且含有选自锶和钙中的一种或两种构成的物质组的可交换离子。根据本专利技术的第六方面，还提供了镀金水溶液，该溶液包括金离子源和电解质，其特征在于，其中含有由钙离子和锶离子中的一种或两种构成-->的离子组中选择的离子以及含量为0至约20ppm，优选的是不大于10ppm的铅离子。根据本专利技术的第七方面，镀液进一步包含由钴、镍、铁、锑、铟组成的元素组中选择的一种或多种基底金属离子。根据本专利技术的第八方面，所提出的镀液中钙离子和锶离子源为一种或多种不溶于镀液且含有钙和锶中的一种或两种的固态交换材料，该镀液中的锶和钙离子中的一种或两种是该材料与镀液中的铅离子进行离子交换后得到的。下面详细描述的优选实施方案中说明了本专利技术的其它方面。图1是本专利技术设备一实施方案的部分剖视图，其中包括待处理液体罐的示意图和该罐与设备的连接图。图2是沿图1中2-2线的剖视图。从各种液体中除去重金属杂质，如铅，常常是不仅仅希望从保健和环境方面考虑而且还希望考虑到铅对某些工艺的有害影响。例如，镀金液中的铅杂质在印刷电路工业的镀金工艺中就已成为长期存在的严重问题，该镀金液中通常含有一种或多种诸如钴、镍、铁、锑和铟这样的基底金属以增加镀金牢度。用于镀金液，特别是含有使镀金变牢的基底金属的镀金液，通常在一个较低的PH值下，如在PH为4左右操作，然而，要找到能够有效地选择性脱除低浓度的铅而又不会脱除大量金的螯合剂或者沉淀剂，即使可能，也是极困难的。例如，大约百万分之几的铅含量就可能必须从含金离子和/或者金合金离子的镀液中除去。由于明显的经济原因，在处理镀液以从中除去铅离子的过程中有必要消除或大幅度减少镀液中金和金合金离子的损失。尽管本专利技术特别适用于经从中脱铅离子以提纯镀金液的工艺，但不仅限于此，一旦需要，本专利技术一般还可用于从含铅离子的溶液中脱除所含铅离子。液体可以是镀液、废水或任何其它由铅离子污染的液体，并且脱铅-->可以是选择性的，即对另一种离子，如金离子来说，可优先脱除铅。脱铅也可以是非选择性的。试图用普通的离子交换工艺和市场上可买到的离子交换树脂（其中不包含钙或锶），从污染的镀金溶液中选择地除铅是不可能的。要想从浓度低至20ppm或更低的溶液中除铅离子，已发现钙化合物，例如草酸钙或氢氧化钙，不仅能有效地除铅而且还可在有金离子和某些金合金离子存在下选择性脱除铅离子。早期的处理工艺包括使氢氧化钙或草酸钙颗粒淤浆化，有时还可以一同使用吸附性碳粒，并将其倒入铅污染的镀金液中，在一适当的接触时间之后，再过虑此镀液以除去粒状物。因为在溶液中钙化合物已用钙离子与铅离子交换，所以铅离子就随过滤物一同除去了。该工艺的一个缺点是，必需采用间歇式处理方式，其中包括将全部待处理液泵送过过滤装置，以除去铅交换过的钙化合物。该工艺的另一个缺点是，如果镀液中PH值太低，草酸钙过滤速度就慢，而且氢氧化钙能溶解在镀液中。显然，如果交换材料溶解在正处理的溶液中，则铅离子将返回到溶液中。（这里及权利要求中所谓的物质在液体中是“不溶解的”，意指物质在所用温度下在液体中的溶解度足够低以有效地实现本专利技术的目的）。对其它的钙化合物也作了试验，业已发现，铝酸钙和焦磷酸钙也可以有效地处理铅污染的金溶液，尤其是含钴的氰化金镀液，以选择性脱除铅离子而又不降低金或钴离子含量。还发现硅酸钙在除铅方面，尽管和铝酸盐或焦磷酸盐比起来略微有点逊色，但还是可用的。但使用硅酸钙后可以快速进行过滤，这样就多少弥补了间歇处理中的不足之处。如下面所述的，硅灰石矿，即偏硅酸钙是优选的交换材料。试图使用相应的镁和钡化合物除去铅是绝对无效的，正如二氧化硅和氧化铝一样。对上述钙化合物用于从溶液中除铅的效率进行了试验，其方法是用含量达大约百万分之二十（重量）（“ppm”）的铅来精确地污染含有钴作为坚膜剂的氰化金电镀液并用此溶液镀赫尔电解槽（Hull    cell）。铅污染的该镀金液产生颜色暗淡的沉积金。-->此后，使用上述不溶钙化合物间歇处理溶液可有效地降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
含铅离子液体的离子交换除铅离子方法，其中包括用含有可交换的锶且不溶于液体的固态交换材料与该液体接触，使液体中的铅离子和材料中的锶进行交换。

【技术特征摘要】
US 1985-2-1 697,3191、含铅离子液体的离子交换除铅离子方法，其中包括用含有可交换的锶且不溶于液体的固态交换材料与该液体接触，使液体中的铅离子和材料中的锶进行交换。2、根据权利要求1的方法，其中，交换材料包括不溶于含铅离子水溶液的物质。3、根据权利要求1的方法，其中，所用材料选自玻璃、树脂、硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐、铝酸盐、焦磷酸盐和沸石中的一种或多终构成的物质组。4、根据权利要求1的方法，其中，交换材料呈粘附性接触介质形式，并且用交换材料接触液体的步骤中包括用接触介质与进入的液体接触，还进一步包括从接触介质中抽出接触过的液体的步骤。5、含铅离子及金离子和金合金离子中的一种或两种离子的液体的选择性离子交换除铅离子方法，其中包括用不溶于该液体并含有可交换离子的固态交换材料与液体接触，可交换的离子选自由锶和钙中的一种或两种构成的物质组，以便使材料中可交换的离子和液体中的铅离子优于液体中的金和金合金离子中的一种或两种而进行交换。6、根据权利要求5的方法，其中，交换材料包括不溶于含铝离子以及金离子和金合金离子中的一种或两种的水溶液的物质。7、根据权利要求5的方法，其中，液体包括铅污染的镀金液。8、根据权利要求5的方法，其中，交换材料选自由玻璃、树脂、硅酸盐、硼酸盐、铝酸盐、焦磷酸盐和沸石中的一种或多种构成的物质组。9、根据权利要求5的方法，其中，交换材料包括硅灰石。10、根据权利要求5的方法，其中，交换材料包括天青石。11、根据权利要求5的方法，其中，交换材料呈粘附性接触介质形式，并且用交换材料接触液体的步骤包括用接触介质与进入的液体接触，还进一步包括从接触介质中抽出接触过的液体的步骤。12、根据权利要求11的方法，其中，交换材料包括硅灰石。13、根据权利要求11的方法，其中，交换材料包括天青石。14、含铅离子液体的离子交换除铅离子所用设备，其中包括：有一液流入口和液流出口的容器;和置于该容器内，以使从入口流向出口的液体能够流过整个液体可渗透性粘附接触介质，该接触介质包括固态交换材料，该材料不溶于该液体并且含有选自锶和钙中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰哈利基，乔冶A卡鲁斯蒂斯，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]