專利名稱:離子交換除鉛的方法和設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及用離子交換方法從含有鉛離子的液體中除去鉛離子，和能完成離子交換除鉛離子的材料和設(shè)備。更具體地說，本發(fā)明一方面是涉及一種適用于從液體，例如金屬鹽水溶液中除去鉛離子的方法、材料和設(shè)備，本發(fā)明另一方面涉及從含有金或其它貴金屬離子的液體中選擇除去鉛離子的方法。
象眾多的在離子交換方法中可利用的含有可交換原子或離子的材料一樣，離子交換技術(shù)在該技術(shù)領(lǐng)域：
自然也是已知的，例如，在美國專利3，890，225(屬Kajiyama)號(hào)中公開了一種除去重金屬，如銅、鎘、汞、鉛、鋅等離子的方法，該方法使珊瑚化石石灰石與重金屬離子接觸。據(jù)說，珊瑚化石石灰石的高度多孔性在吸附重金屬離子方面將顯示優(yōu)越性。在該文第四欄第十五行以后，專利權(quán)人陳述了由于材料的主要組分是碳酸鈣，所以發(fā)生的交換反應(yīng)是用重金屬，如銅、鎘、鐵、汞等離子取代鈣。該專利的圖3和圖4分別表明了用于處理大量的和試驗(yàn)量的廢水以從中除去重金屬離子的設(shè)備。
美國專利3，935，098號(hào)(屬奧德等人)敘述了用特定種類的樹脂以達(dá)到重金屬或重金屬化合物溶液的吸附分離方法，該樹脂中包含陽離子，其中包括鈣離子，樹脂可攜帶在多孔材料載體，例如硅藻土、浮石、沸石、高嶺土、釩土上面等。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了從含有鉛離子的液體中離子交換除去鉛離子的方法，該方法包括用固態(tài)交換材料與液體接觸，固態(tài)交換材料包含可交換的鍶，并且該材料不溶于液體，該液體可為含鉛離子的水溶液，從而使液體中鉛離子與上述材料中的鍶交換。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了從含有鉛離子以及金離子和金合金離子中的一種或兩種的液體中選擇性離子交換除去鉛離子的方法，該方法包括用固態(tài)交換材料與液體接觸，該固態(tài)交換材料不溶于液體，該液體可以是含有鉛離子以及金離子和金合金離子中的一種或兩種的水溶液，并且固態(tài)物質(zhì)中含有選自鍶和鈣中的一種或兩種構(gòu)成的物質(zhì)組的可交換離子，從而使液體中的鉛離子優(yōu)于液體中金和金合金離子的一種或兩種，而與交換材料中的可交換離子進(jìn)行交換。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，交換材料是從玻璃、樹脂、硅酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、鋁酸鹽、焦磷酸鹽和沸石的一種或多種構(gòu)成的物質(zhì)組中選擇的，優(yōu)選的交換材料一個(gè)是硅灰石，另一個(gè)是天青石。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，所用交換材料呈粘附性接觸介質(zhì)形式，并且用交換材料與液體的接觸步驟包括，液體進(jìn)入接觸介質(zhì)與接觸介質(zhì)接觸，進(jìn)一步包括從接觸介質(zhì)中抽出接觸過的液件。這里及權(quán)利要求
中所用的“粘附”(coherent)這一術(shù)語通常是指容量特性或作為該物質(zhì)的一部分牢固地粘在一起的特性。術(shù)語“接觸介質(zhì)”(contact medium)僅僅是指將要與液體進(jìn)行接觸以處理該液體的材料。因此，這里及權(quán)利要求
中所用的“粘附性接觸介質(zhì)“cohererot contact medium)意指限定在容器內(nèi)的接觸介質(zhì)，或另一方面，定義為一種松散物質(zhì)，液體可泵送過該物質(zhì)，這與粒狀材料不同，因?yàn)榱畈牧峡梢宰杂傻財(cái)U(kuò)散或被分散到整個(gè)液體中。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提出了從含鉛離子液體中離子交換除去鉛離子的設(shè)備，該設(shè)備包括帶有液流入口和液流出口的容器;和置于該容器內(nèi)以使從入口流向出口的液體能夠流過整個(gè)接觸介質(zhì)的液體可滲透性粘附接觸介質(zhì)，該接觸介質(zhì)包括固態(tài)交換材料，該材料不溶于該液體并且含有選自鍶和鈣中的一種或兩種構(gòu)成的物質(zhì)組的可交換離子。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，還提供了鍍金水溶液，該溶液包括金離子源和電解質(zhì)，其特征在于，其中含有由鈣離子和鍶離子中的一種或兩種構(gòu)成的離子組中選擇的離子以及含量為0至約20ppm，優(yōu)選的是不大于10ppm的鉛離子。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，鍍液進(jìn)一步包含由鈷、鎳、鐵、銻、銦組成的元素組中選擇的一種或多種基底金屬離子。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，所提出的鍍液中鈣離子和鍶離子源為一種或多種不溶于鍍液且含有鈣和鍶中的一種或兩種的固態(tài)交換材料，該鍍液中的鍶和鈣離子中的一種或兩種是該材料與鍍液中的鉛離子進(jìn)行離子交換后得到的。
下面詳細(xì)描述的優(yōu)選實(shí)施方案中說明了本發(fā)明的其它方面。
圖1是本發(fā)明設(shè)備一實(shí)施方案的部分剖視圖，其中包括待處理液體罐的示意圖和該罐與設(shè)備的連接圖。
圖2是沿圖1中2-2線的剖視圖。
從各種液體中除去重金屬雜質(zhì)，如鉛，常常是不僅僅希望從保健和環(huán)境方面考慮而且還希望考慮到鉛對(duì)某些工藝的有害影響。例如，鍍金液中的鉛雜質(zhì)在印刷電路工業(yè)的鍍金工藝中就已成為長期存在的嚴(yán)重問題，該鍍金液中通常含有一種或多種諸如鈷、鎳、鐵、銻和銦這樣的基底金屬以增加鍍金牢度。用于鍍金液，特別是含有使鍍金變牢的基底金屬的鍍金液，通常在一個(gè)較低的PH值下，如在PH為4左右操作，然而，要找到能夠有效地選擇性脫除低濃度的鉛而又不會(huì)脫除大量金的螯合劑或者沉淀劑，即使可能，也是極困難的。例如，大約百萬分之幾的鉛含量就可能必須從含金離子和/或者金合金離子的鍍液中除去。由于明顯的經(jīng)濟(jì)原因，在處理鍍液以從中除去鉛離子的過程中有必要消除或大幅度減少鍍液中金和金合金離子的損失。
盡管本發(fā)明特別適用于經(jīng)從中脫鉛離子以提純鍍金液的工藝，但不僅限于此，一旦需要，本發(fā)明一般還可用于從含鉛離子的溶液中脫除所含鉛離子。液體可以是鍍液、廢水或任何其它由鉛離子污染的液體，并且脫鉛可以是選擇性的，即對(duì)另一種離子，如金離子來說，可優(yōu)先脫除鉛。脫鉛也可以是非選擇性的。
試圖用普通的離子交換工藝和市場(chǎng)上可買到的離子交換樹脂(其中不包含鈣或鍶)，從污染的鍍金溶液中選擇地除鉛是不可能的。要想從濃度低至20ppm或更低的溶液中除鉛離子，已發(fā)現(xiàn)鈣化合物，例如草酸鈣或氫氧化鈣，不僅能有效地除鉛而且還可在有金離子和某些金合金離子存在下選擇性脫除鉛離子。早期的處理工藝包括使氫氧化鈣或草酸鈣顆粒淤漿化，有時(shí)還可以一同使用吸附性碳粒，并將其倒入鉛污染的鍍金液中，在一適當(dāng)?shù)慕佑|時(shí)間之后，再過慮此鍍液以除去粒狀物。因?yàn)樵谌芤褐锈}化合物已用鈣離子與鉛離子交換，所以鉛離子就隨過濾物一同除去了。該工藝的一個(gè)缺點(diǎn)是，必需采用間歇式處理方式，其中包括將全部待處理液泵送過過濾裝置，以除去鉛交換過的鈣化合物。該工藝的另一個(gè)缺點(diǎn)是，如果鍍液中PH值太低，草酸鈣過濾速度就慢，而且氫氧化鈣能溶解在鍍液中。顯然，如果交換材料溶解在正處理的溶液中，則鉛離子將返回到溶液中。(這里及權(quán)利要求
中所謂的物質(zhì)在液體中是“不溶解的”，意指物質(zhì)在所用溫度下在液體中的溶解度足夠低以有效地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的)。對(duì)其它的鈣化合物也作了試驗(yàn)，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，鋁酸鈣和焦磷酸鈣也可以有效地處理鉛污染的金溶液，尤其是含鈷的氰化金鍍液，以選擇性脫除鉛離子而又不降低金或鈷離子含量。還發(fā)現(xiàn)硅酸鈣在除鉛方面，盡管和鋁酸鹽或焦磷酸鹽比起來略微有點(diǎn)遜色，但還是可用的。但使用硅酸鈣后可以快速進(jìn)行過濾，這樣就多少彌補(bǔ)了間歇處理中的不足之處。如下面所述的，硅灰石礦，即偏硅酸鈣是優(yōu)選的交換材料。試圖使用相應(yīng)的鎂和鋇化合物除去鉛是絕對(duì)無效的，正如二氧化硅和氧化鋁一樣。對(duì)上述鈣化合物用于從溶液中除鉛的效率進(jìn)行了試驗(yàn)，其方法是用含量達(dá)大約百萬分之二十(重量)(“ppm”)的鉛來精確地污染含有鈷作為堅(jiān)膜劑的氰化金電鍍液并用此溶液鍍赫爾電解槽(Hull cell)。鉛污染的該鍍金液產(chǎn)生顏色暗淡的沉積金。此后，使用上述不溶鈣化合物間歇處理溶液可有效地降低鉛含量，例如可有效地從鍍液中降低鉛含量，而同時(shí)除去的金離子和鈷離子又不會(huì)達(dá)到任何重要的程度。處理過的鍍金液產(chǎn)生了顏色明亮的沉積金。沒有由于鉛污染電鍍液而引起顏色暗淡現(xiàn)象，通常，鍍金液的鉛污染物的量不應(yīng)超過大約20ppm，優(yōu)選的是不超過大約15ppm，更優(yōu)選的是不超過大約10ppm。當(dāng)然，最理想的是鍍金液不含鉛。
鈣作為交換離子成功地用于除鉛，特別是選擇性從含有金的溶液中除鉛，從而導(dǎo)致了考慮鍶作為可能的交換離子。相應(yīng)地，硅酸鍶，偏硅酸鍶是在偏硅酸鈉溶液中于70℃時(shí)加入硝酸鍶而制得，然后收集、洗滌并干燥沉淀物。含鈷的氰化金電鍍液是由氰化鉀金，適當(dāng)?shù)某Ｓ玫膹?fù)合物再加上常用的鍍液添加劑并用檸檬酸將PH值調(diào)到4.2來制備的。用24.8ppm的鉛污染鍍液，然后在50℃下將5克的偏硅酸鍶加入到1升鍍液中，同時(shí)攪拌一小時(shí)。然后過濾除去含鉛的偏硅酸鍶，最后處理過的溶液表明鉛污染量降至1.6ppm。用36.7ppm的初始鉛污染量重復(fù)上述試驗(yàn)步驟，其余步驟相同，最后鉛污染濃度降至2ppm。而處理后金或鈷含量沒有受到影響。
這些實(shí)驗(yàn)表明了鍶化合物在從溶液中除去鉛方面的效能。然而，硅酸鍶是一種難于過濾的物質(zhì)，正如草酸鈣，在工業(yè)上還存在實(shí)際問題。如能使待處理液體以或多或少是連續(xù)的方式環(huán)流過交換材料的粘附性基體并循環(huán)使用處理過的液體，這將是很有利的。但是，很多鈣鹽和鍶鹽受壓后會(huì)過度密集起來，從而使液體難于或不可能通過這些鹽構(gòu)成的粘附體，例如，濾筒中這類鹽構(gòu)成的床層，這樣就無法對(duì)液流進(jìn)行連續(xù)或間歇處理。從貯液池，如電鍍槽內(nèi)抽出部分液體(或把液體流從導(dǎo)管中轉(zhuǎn)移開)并使抽出或轉(zhuǎn)移出的部分液體通過濾液器或其它處理設(shè)備，然后使處理后的液體部分返回到總貯液池或總液流中，層管這樣只有部分液體抽出來進(jìn)行處理，但這樣可以連續(xù)使用總液池。盡管這些處理方法是以連續(xù)方式實(shí)施的，根據(jù)具體情況的要求，也可以間歇地進(jìn)行。
已發(fā)現(xiàn)，某些化合物，如鋁酸鈣，焦磷酸鈣和鈣沸石，特別適用于這樣的處理方式，其中將這些材料放入容器，例如濾筒內(nèi)，并以過濾方式讓液體泵送通過這些材料。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，由于硅灰石粗糙并具有纖維狀結(jié)構(gòu)，所以在這方面特別適用，硅灰石可使液體，如鍍金液，泵送過含有硅灰石或硅灰石和粒狀過濾床層介質(zhì)的混合物的濾筒，而不會(huì)出現(xiàn)過大的壓降。任何適合的粒狀過濾床層介質(zhì)，例如，砂子、硅藻土、玻璃珠等都可使交換材料床層變得松散一些，從而加快液體泵送過濾筒的速度。
下面說明本發(fā)明的另一優(yōu)選交換材料，即天青石礦(也稱為celestine)，其中包括硫酸鍶并偶爾也出現(xiàn)鋇和鈣?？傊缦滤鼋粨Q材料可以粉碎并將粒料分散在可滲透液體的載體上。優(yōu)選的材料是那些鈣和/或鍶交換材料，這些交換材料能夠保持于粘附性基體中，從而與上述用分散的粒狀交換材料間歇處理全部液體的情況相反，待處理液體可以連續(xù)或間歇地泵送并進(jìn)行處理。然而，間歇處理工藝也構(gòu)成了本發(fā)明的一部分。
在下列實(shí)施例中說明了本發(fā)明的各種實(shí)施方案。
實(shí)施例1將下列各物質(zhì)一起加熱可制成呈玻璃狀的硅酸鍶35.2克 碳酸鍶7.3克 二氧化硅7.5克 氧化硼將上述各組分在大約1300℃溫度下加熱從而把該材料熔合成玻璃。將上文所描述的鈷和氰化金電鍍液用55.7ppm的鋁離子污染并將沒有破碎的5克這種玻璃試樣在50℃下倒入1升電鍍液中并攪拌。攪拌1小時(shí)后，測(cè)量鉛的濃度，發(fā)現(xiàn)已降到42.4ppm。攪拌3小時(shí)后，鉛的濃度降到34.6ppm。
電鍍液的金或鈷含量測(cè)量后發(fā)現(xiàn)沒有明顯的降低。該電鍍液中，當(dāng)然含有從鍶交換材料中交換而來的鍶離子，但在電鍍?cè)囼?yàn)中還未發(fā)現(xiàn)因鍶的存在而帶來的有害影響。也就是說，含鍶的鍍金液，與相同的不含鍶電鍍液一樣，可以獲得同樣的鍍金質(zhì)量。
實(shí)施例2在實(shí)施例中進(jìn)行了另一試驗(yàn)，其中取10克實(shí)施例1的鍶玻璃倒入1升的含鈷的氰化金電鍍液并攪拌。此電鍍液以82ppm的高鉛離子濃度污染，攪拌19小時(shí)后鉛含量降到28ppm，而電鍍液中的金或鈷含量并沒有明顯的降低。然后從溶液中除去原來的10克鍶玻璃而用10克新鮮的鍶玻璃代替。觀察到的鉛濃度的進(jìn)一步降低列在下面的表Ⅰ中。
表Ⅰ用鍶玻璃顆粒漿料除鉛攪拌小時(shí)數(shù) 鉛濃度(ppm)0 828 38.816 3119 28.1此時(shí)，用10克新鮮鍶玻璃取代原來的10克鍶玻璃。
27 1235 6.8金和鈷的含量并沒降低。
實(shí)施例3硼酸鍶是通過在水溶液中混合硝酸鍶和硼酸鈉形成沉淀來制備的。用57ppm的鉛污染含鈷的氰化金電鍍液，然后把5克硼酸鍶加入到1升被污染過的溶液中并攪拌4小時(shí)。在此4小時(shí)攪拌結(jié)束時(shí)，鉛濃度降到2ppm。顯然，與鍶玻璃相比，硼酸鍶的開口結(jié)構(gòu)加快了離子交換的速度，從而可提供更快的除鉛速率。
實(shí)施例4將10克硝酸鍶和30克由羅姆-哈斯公司(Rohm & Haas)銷售的商標(biāo)為ACRYLOID Resin B-50的丙烯酸酯樹脂溶解于二甲基甲酰胺中制備出含有鍶的丙烯酸酯樹脂，然后蒸發(fā)此溶液至干。靜置幾小時(shí)后，此水合物會(huì)硬化，然后將此材料粉碎成粗粉。用21.9ppm的鉛污染1升含有鈷的氰化金電鍍液并在50℃下將40克上述含有鍶的丙烯酸酯樹脂倒入電鍍液，攪拌1小時(shí)。鉛含量從21.9ppm降至4.7ppm。然后在赫爾電解槽(Hull cell)中應(yīng)用此處理過的電解液進(jìn)行電鍍，可電鍍出非常光亮的面板，此電鍍液的效率與沒經(jīng)污染和處理的相同電鍍液相比是一樣的。
為了提供呈粘附體或接觸介質(zhì)形式但可泵送過液體的接觸材料，可以將交換材料放置在例如有一液體入口和一液體出口的濾筒那樣的容器中，從而形成由交換材料組成或含有交換材料的濾床。如果該交換材料在注入其中的液體壓力下有可能壓實(shí)，那么可以加入象粗砂那樣的濾床介質(zhì)從而形成不可壓縮材料并為流體流過含有交換材料的濾床提供間隙。例如，一個(gè)在一端有一液體入口而在其長度方向相對(duì)的另一端有一液體出口的圓筒形容器中，可以在鄰近底部或出口端放置一層砂，并在此砂層的上邊放一層由砂和硅灰石組成的混合物。此砂層僅僅用來增加濾床的孔隙率和克服在液體流經(jīng)此濾床時(shí)產(chǎn)生的壓降下任何可能出現(xiàn)的硅灰石纖維壓實(shí)趨勢(shì)。
可提供適當(dāng)?shù)南喈?dāng)高表面積并具有足夠低壓降的接觸材料的另一結(jié)構(gòu)含有一種可滲透液體的載體，此載體上承載有粒狀交換材料。這種設(shè)備的實(shí)施方案在圖中有具體說明，其中，示意地標(biāo)出了一個(gè)盛有液體的槽10，液體例如有金電鍍液，例如，含有鈷的金電鍍液，從該槽抽出的液體支流經(jīng)過管線12和泵14進(jìn)入液體通過的液流入口16，正如用未標(biāo)號(hào)的箭頭標(biāo)示的那樣，進(jìn)入在容器18內(nèi)壁與圓筒形體20外表面之間形成的環(huán)隙21。筒體20包含一個(gè)具有沿軸向延伸的通道22的圓筒體，從而由通道22可確定筒體20的環(huán)形截面積。在這一實(shí)施方案中，筒體20由聚丙烯纖維制成，聚丙烯纖維繞中心筒24纏繞成卷筒，中心筒24包括由鐵制成的管并在其整個(gè)長度方向上形成有孔眼26。筒體20的外圍用一個(gè)較大直徑的管罩28包圍，此管罩如同中心筒24一樣在其上形成了許多孔眼30或者由一篩網(wǎng)制成。
液流出口管32有一個(gè)安裝在其管端38附近并配置在容器18中的底座34。液流出口管32通過在容器18的底部36處制成的不透液開口(未標(biāo)號(hào))露出來。底座34支撐筒體20的較低端，正如附圖所示。液流出口管32的端口38在筒體20的通道22中突出一小段從而與環(huán)繞在筒體20的外部的底座34的臺(tái)肩34a接合以將筒體20保持在底座34和容器18的上端40之間的空間中并且堵塞通道22的下端(如在圖中表示的那樣)。盤形密封件44和環(huán)形密封件46固定在容器18的上端40的下面，與筒體20的上端配合并將通道22的上端堵塞。通過泵14和液流入口管16引入的液體被迫徑向通過環(huán)隙21流動(dòng)，然后徑向向內(nèi)通過筒體20的壁，之后再向下流入通道22，再經(jīng)液體流出管32和管線48返回槽10。
在筒體20中卷筒式繞制的聚丙烯纖維提供了可滲透液體的多孔接觸件，在該接觸件的空隙中容納有符合本發(fā)明的適當(dāng)接觸材料顆粒。例如，硅灰石、天青石或其它包含有鍶和鈣中的一種或兩種可交換離子的交換材料可以粉化，淤漿化并泵送過卷筒24，從而將這些交換材料顆粒沉積于整個(gè)卷筒式繞制纖維而形成的空隙中。罩28防止顆粒從筒體20中損失?？蓾B透液體的載體可以由任何其它的孔狀結(jié)構(gòu)，例如，填料床或在其中形成有許多液流通道以使待處理液體流過其中的基體構(gòu)成，通道壁由適當(dāng)?shù)慕粨Q材料覆蓋。在這種情況下，可使用將把交換材料顆粒層粘合到通道壁上的粘合劑涂層介質(zhì)。盡管其它的等同物也可以作為載體使用，但是已發(fā)現(xiàn)圖中所示的這種結(jié)構(gòu)在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中是有用且有效的。如圖中所示的這種卷筒式繞制纖維形成的過濾裝置在市場(chǎng)上是可買到的。
實(shí)施例5在圖中所示的這種濾筒，除了外罩28由＃303篩網(wǎng)制成外，是一個(gè)由美國伊利諾斯州，格倫維尤的塞菲爾考公司(Serfilco Company，Glenview，Illinois)制造的型號(hào)為SF-25P 10 U的聚丙烯纖維繞制的卷筒構(gòu)成的，大約有100克硅灰石纖維顆粒分散于此筒中，分散操作是將細(xì)硅灰石顆粒淤漿泵送過卷筒來完成的。此筒有25.4厘米長，外徑為6.35厘米且延伸通過的軸向中心環(huán)流通道有3.18厘米的直徑。裝有硅灰石的卷筒通過泵送水沖洗除去總計(jì)為20克的粉狀硅灰石，剩下80克硅灰石顆粒嵌入此筒中且灌封入＃303鋼制篩網(wǎng)里。
實(shí)施例6用20.4ppm鉛污染56.78升的含鈷氰化金電鍍液并且以每分鐘2.1升的速率泵送通過實(shí)施例5的過濾器以提供通過環(huán)形截面體的徑向內(nèi)流流動(dòng)。通過過濾器的初始?jí)航凳敲科椒接⒋?磅(“psi”)。在操作9小時(shí)以后壓降是每平方英寸3磅(psi)且流速為每分鐘1.9升。除鉛結(jié)果列于下面的表Ⅱ中，處理后金和鈷含量未受影響。
表Ⅱ用含有硅灰石顆粒的卷線濾筒除鉛處理時(shí)間(小時(shí)) 鉛濃度(ppm)0 20.45 13.99 11.711 11.1實(shí)施例7將100克天青石礦細(xì)顆粒裝入聚丙烯纖維繞制的卷線濾銅，此筒與實(shí)施例5的濾筒相似(相同的尺寸)，只不過是由布倫斯維克·特克茨公司(Brunswick Technetics)制造的，過濾器型號(hào)為Filterite FCG7.8B2。使用與實(shí)施例6相同的電鍍液，但用58.2ppm鉛污染，同樣將此溶液泵送通過濾筒，速率為每分鐘大約1.9升，通過過濾器的壓降為每平方英寸1磅。除鉛結(jié)果列于下面的表Ⅲ中。處理后金和鈷含量未受影響。
表Ⅲ
用含有天青石顆粒的卷線濾筒除鉛處理時(shí)間(小時(shí)) 鉛濃度(ppm)0.0 58.21 46.14.5 26.48 20.112.5 15.416 13.721 10.324 9.130 8.8實(shí)施例8用含銻氰化金鍍液以及含銻的金合金堅(jiān)膜劑重復(fù)實(shí)施例6的步驟。金或銻的含量均不受此處理的影響。除鉛結(jié)果列于表4中。
表Ⅳ用含有硅灰石顆粒的卷線濾筒除鉛處理時(shí)間(小時(shí)) 鉛濃度(ppm)0.0 20.68 14.424 1.2實(shí)施例9用含鈷氰化金檸檬酸鍍液重復(fù)實(shí)施例6的步驟，在這里，檸檬酸用于調(diào)節(jié)PH值。金和鈷含量均不受處理的影響，除鉛結(jié)果列于表5中。
表Ⅴ用含硅灰石顆粒的卷線濾筒除鉛處理時(shí)間(小時(shí)) 鉛濃度(ppm)
0.0 59.66 4314 25.335 3.0在上述各表中，所表示的處理時(shí)間都是累積的。所有這些試驗(yàn)的完成都是使用較低PH值(大約4.2)的氰化金電鍍液來完成的，并且用氰化金鉀加上各種通常的添加劑1升作為金電鍍液來測(cè)量時(shí)，含有8克或14.4克的金，添加劑如基底金屬堅(jiān)膜劑，有時(shí)稱為晶粒細(xì)化劑或增亮劑，和螯合劑等等。電解質(zhì)起增加本發(fā)明電鍍液導(dǎo)電性的作用，并包括任何適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)，如可溶性金屬鹽，例如檸檬酸鉀。本發(fā)明的金電鍍液中可以包含有一種或多種這樣的電解質(zhì)，電解質(zhì)來源于氰化金鉀這樣的金離子源，1升電鍍液大約有1到50克金，優(yōu)選的是1升電鍍液含有大約4到20克金，1升電鍍液還可任意含有大約0.1到5克基底金屬增亮劑，優(yōu)選的是1升電鍍液含有大約0.1到2克基底金屬。
雖然，還可對(duì)圖中所示的這種過濾裝置作各種改進(jìn)。例如，多孔金屬罩和篩網(wǎng)可以用任何等同的孔狀結(jié)構(gòu)代替，以使入口處液體可以進(jìn)入內(nèi)部通道22，從而達(dá)到徑向外流通過環(huán)狀截面體，然后通過筒體20和容器18的內(nèi)表面之間的環(huán)形空間的流向。
根據(jù)本發(fā)明，盡管各種材料作為接觸材料已被證明是有效的，例如，使用天青石和硅灰石，但已發(fā)現(xiàn)由Nyco Division of Process Minerals Inc.以商標(biāo)NYAD出售的硅灰石在相當(dāng)?shù)蜐舛茹U離子溶液中除鉛方面是特別有效的交換材料，且已證明在有金的情況下和分別有鈷和銻的情況下對(duì)鉛具有選擇性。本發(fā)明的方法和材料也可以用于在有其它金合金堅(jiān)膜基底金屬離子的存在的情況下。正如上面所敘述的那樣，任何含有可交換的鈣或鍶的材料都適合于本發(fā)明，只要該材料是不溶于待處理液體就可用。
盡管本發(fā)明是對(duì)特定的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行的詳細(xì)說明，但對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域：
中閱讀和理解本發(fā)明以上所述內(nèi)容的普通技術(shù)人員來說，很明顯的是，還可對(duì)其作各種修正，這些修正均屬于本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思和所申請(qǐng)權(quán)利要求
的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.含鉛離子液體的離子交換除鉛離子方法，其中包括用含有可交換的鍶且不溶于液體的固態(tài)交換材料與該液體接觸，使液體中的鉛離子和材料中的鍶進(jìn)行交換。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其中，交換材料包括不溶于含鉛離子水溶液的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其中，所用材料選自玻璃、樹脂、硅酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、鋁酸鹽、焦磷酸鹽和沸石中的一種或多終構(gòu)成的物質(zhì)組。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其中，交換材料呈粘附性接觸介質(zhì)形式，并且用交換材料接觸液體的步驟中包括用接觸介質(zhì)與進(jìn)入的液體接觸，還進(jìn)一步包括從接觸介質(zhì)中抽出接觸過的液體的步驟。
5.含鉛離子及金離子和金合金離子中的一種或兩種離子的液體的選擇性離子交換除鉛離子方法，其中包括用不溶于該液體并含有可交換離子的固態(tài)交換材料與液體接觸，可交換的離子選自由鍶和鈣中的一種或兩種構(gòu)成的物質(zhì)組，以便使材料中可交換的離子和液體中的鉛離子優(yōu)于液體中的金和金合金離子中的一種或兩種而進(jìn)行交換。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其中，交換材料包括不溶于含鋁離子以及金離子和金合金離子中的一種或兩種的水溶液的物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其中，液體包括鉛污染的鍍金液。
8.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其中，交換材料選自由玻璃、樹脂、硅酸鹽、硼酸鹽、鋁酸鹽、焦磷酸鹽和沸石中的一種或多種構(gòu)成的物質(zhì)組。
9.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其中，交換材料包括硅灰石。
10.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其中，交換材料包括天青石。
11.根據(jù)權(quán)利要求
5的方法，其中，交換材料呈粘附性接觸介質(zhì)形式，并且用交換材料接觸液體的步驟包括用接觸介質(zhì)與進(jìn)入的液體接觸，還進(jìn)一步包括從接觸介質(zhì)中抽出接觸過的液體的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11的方法，其中，交換材料包括硅灰石。
13.根據(jù)權(quán)利要求
11的方法，其中，交換材料包括天青石。
14.含鉛離子液體的離子交換除鉛離子所用設(shè)備，其中包括有一液流入口和液流出口的容器;和置于該容器內(nèi)，以使從入口流向出口的液體能夠流過整個(gè)液體可滲透性粘附接觸介質(zhì)，該接觸介質(zhì)包括固態(tài)交換材料，該材料不溶于該液體并且含有選自鍶和鈣中的一種或者兩種構(gòu)成的物質(zhì)組的可交換離子。
15.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，接觸介質(zhì)包括粒狀交換材料和粒狀過濾床層介質(zhì)的混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，接觸介質(zhì)包括具有在其上進(jìn)行擴(kuò)張的交換物質(zhì)的多孔載體。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16的設(shè)備，其中，多孔載體由在其上包覆有交換材料層的卷筒式繞制的細(xì)絲制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求
16的設(shè)備，其中，多孔載體包括沿長度方向具有流體通道的圓筒體，以限定出該筒體的環(huán)狀橫截面，并包括與圓筒體連接的密封件，以使直流液體徑向流通。
19.根據(jù)權(quán)利要求
16的設(shè)備，其中，交換材料包括多孔載體上的包覆層。
20.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，交換材料選自由玻璃、樹脂、硅酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、鋁酸鹽、焦磷酸鹽和沸石中的一種或多種構(gòu)成的物質(zhì)組。
21.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，交換材料包括硅灰石。
22.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，交換材料包括天青石。
23.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，可交換離子是鍶。
24.根據(jù)權(quán)利要求
14的設(shè)備，其中，可交換離子是鈣。
25.鍍金水溶液，其中包括，金離子源和電解質(zhì)，而其特征在于，含有從鈣離子和鍶離子中的一種或兩種離子構(gòu)成的離子組中選擇的離子及濃度為0至20ppm的鉛離子。
26.根據(jù)權(quán)利要求
25的鍍液，其中，進(jìn)一步含有從鈷、鎳、鐵、銻和銦中的一種或多種構(gòu)成的物質(zhì)組中選擇出的一種或多種基底金屬離子。
27.根據(jù)權(quán)利要求
25的鍍液，其中，含有不超過大約10ppm的鉛離子。
28.根據(jù)權(quán)利要求
25的鍍液，其中，鍍液中的鈣和鍶源為一種或多種固態(tài)交換材料，該材料不溶于鍍液且其中含有鈣和鍶中的一種或兩種，該鍍液中鈣離子或鍶離子中的一種或兩種來源于與溶液中鉛離子進(jìn)行離子交換的材料。
29.根據(jù)權(quán)利要求
25的鍍液，其中，每升鍍液中有大約1至50克金以及0.1至5克基底金屬離子，該基底金屬離子選自由鈷、鎳、鈦、銻和銦中的一種或多種構(gòu)成的物質(zhì)組。
30.根據(jù)權(quán)利要求
25的鍍液，其中，每升鍍液中有大約4至20克金和0.1至2克底金屬離子。
31.根據(jù)權(quán)利要求
25的鍍液，其中，進(jìn)一步包括常用鍍金液添加劑，所說添加劑選自由基底金屬鍍金堅(jiān)膜劑和螯合劑構(gòu)成的物質(zhì)組。
專利摘要
離子交換從溶液中除鉛的方法，其中采用不溶于溶液且含可交換鍶或鈣或二者的材料。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在有金和金合金金屬，如鈷、鎳、鐵、銻和銦的情況下，即使是離子交換除去非常低濃度的鉛也是選擇性的。還發(fā)現(xiàn)在有金和例如鈷離子存在下，也可用鍶或鈣交換材料有效地從液體中除鉛，而又不會(huì)大量脫除金或鈷。本發(fā)明所用設(shè)備包括，可滲透液體的由交換材料構(gòu)成的接觸材料，該交換材料可在可滲透液體的截體上進(jìn)行擴(kuò)張以使待處理液體通過。本發(fā)明的鍍金液包括金源并含有鈣和/或鍶離子且鉛濃度不超過20ppm。
文檔編號(hào)C25D21/22GK86100839SQ86100839
公開日1986年8月6日 申請(qǐng)日期1986年1月31日
發(fā)明者阿蘭·哈利基, 喬治·A·卡魯斯蒂斯 申請(qǐng)人:恩格爾哈德公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan