INNE FLOTACYJNE METODY WYDZIELANIA JONÓW CYNKU I KADMU

Jony cynku i kadmu mogą być wydzielane z roztworów wodnych również przy zastosowaniu metod flotacji osadów i flotacji jonów zaadsorbowanych na koloidach. Jurkiewicz [73] badał wydzielanie wodorotlenków cynku i kadmu z równomolowej mieszaniny (1,0-10'4 M) przy wykorzystaniu dodecylosiarczanu sodu jako kolektora anionowego o stężeniu 2,0-10'4 M. Maksymalne wydzielenie jonów cynku i kadmu uzyskano, odpowiednio przy pH w zakresie 7,5-410,0 i pH >10,0. Spowodowane jest to różnicą w rozpuszczalności wydzielanych wodorotlenków metali w zależności od pH. Wodorotlenek kadmu przy pH powyżej 10,0 jest nierozpuszczalny, podczas gdy wodorotlenek cynku w tych warunkach roztwarza się. Ponadto wykazano, że wy­ dzielenie wodorotlenku cynku zmniejszało się w szeregu anionów: Cl~>NO~>SO^~ >HPO~~. Jurkiewicz [74] badał również wpływ pH i stężenia kadmu na flotację osadu wodorotlenku tego metalu z roztworu wodnego przy użyciu w roli kolektora aniono­ wego dodecylosiarczanu sodu (2,0-10"4 M) oraz kolektora niejonowego, tj. Tween 80 (0,01% obj.). Wykazano, że wydzielenie Cd(II) obu kolektorami wzrastało ze wzrostem zasadowości roztworu i dla pH równego 9,5 wynosiło 95%.

Charcwicz i Basak [75,76] badali wpływ pH i stężenia kolektora anionowego, tj. dodccylobenzenosulfonianu sodu (DBSNa), oraz kolektora kationowego, tj. brom­ ku dodecylodimetylobcnzyloamoniowego (DDMBABr), na flotację wodorotlenków cynku, miedzi i kobaltu z roztworów wodnych (0,010 M). Wykazano, że równomo- lową mieszaninę Zn(II) i Cu(II) można rozdzielić za pomocą DBSNa przy pH = 10,0; w tych warunkach flotowany jest osad wodorotlenku cynku, podczas gdy wodoro­ tlenek miedzi pozostaje w roztworze. Z kolei przy użyciu DDMBABr można flotacyj­ nie rozdzielić równomolową mieszaninę wodorotlenków Co(II) i Cu(II) przy pH zawiesiny = 12,3. W tych warunkach skutecznie wydzielany jest wodorotlenek ko­ baltu, podczas gdy wodorotlenek miedzi pozostaje w roztworze. Rubin i Lapp [77] badali wpływ pH na wydzielanie cynku w postaci osadu wodorotlenku w zależności od stężenia kolektora anionowego, tj. dodecylosiarczanu sodu. Stwierdzono, że jony Zn(II) są skutecznie wydzielane przy pH powyżej 9,2, przy czym wydzielenie tego metalu wzrasta wraz ze wzrostem stężenia kolektora.

642 M. ULEWICZ, W WALKOWIAK, P MACIEJEWSKI

Również Zouboulis i wsp. [78] wydzielali wodorotlenek cynku przy użyciu w roli kolektora kationowego dodecyloaminy, osiągając najlepsze efekty wydzielenia przy pH równym 10,0. Natomiast Mizuike i Hiraide [79] wydzielali osady siarczków i wodorotlenków Cd(II), Cr(III), Mn(II), Co(II), Cu(II), N i(II) i Pb(II) z ponad 90%-ową wydajnością z roztworów wodnych oraz wody morskiej przy pomocy dodecylosulfonianu sodu.

Ghazy [80] wydzielał kadm w postaci osadu siarczku tego metalu za pomocą kwasu oleinowego (6,36-lO^M), uzyskując przy pH w zakresie 5,5-6,5 całkowite wyflotowanie jonów Cd(II) z roztworu. Wyflotowanie siarczku kadmu malało z dal­ szym wzrostem stężenia kolektora, natomiast wzrastało ze wzrostem temperatury roztworu. Ponadto Ghazy [81] badał wpływ pH, stężenia kolektora (kwasu oleino­ wego), stężenia siarczków, temperatury oraz soli: NaCl, KC1, MgCl;, CaCl,, Na,S04, MgS04 i CaS04na flotację Cd(II) i innych metali z wody morskiej oraz z wody pitnej. Optymalne wartości pH roztworu, przy których obserwowano maksymalne wydzie­ lenie poszczególnych metali, wynosiły odpowiednio: 5,5-^6,5 dla Cd(II), 3,0-r6,5 dla Pb(II), <1,0 dlaHg(II), 1,0-4,0 dlaSn(II) i Sn(IV), 0,5-3,0 dla Sb(lll) i Sb(V), oraz <2,0 dla As(III) i As(V).

Również Stalidis i wsp. [82,83] badali wpływ pH i stężenia kolektora (dodecy- loaminy i chlorku cetylopirydyniowego) na separację cynku i miedzi. Stwierdzono, że przy pH = 1,7 można wydzielić selektywnie miedź w 95% w postaci siarczku, podczas gdy siarczek cynku flotowany był z niską wydajnością (6%). Natomiast przy wyższych wartościach pH roztworu, przy użyciu chlorku cetylopirydynio­ wego, siarczek cynku był wydzielany w 95%.

Jony cynku i kadmu były flotowane również metodą wykorzystującą ich adsorpcję na powierzchni osadów o silnie rozwiniętej powierzchni. Tą metodą Kim i Zeitlin [84] wydzielali między innymi Zn(II) po ich uprzedniej adsorpcj i na powierzchni wodorotlenku żelaza(III) z wody morskiej, flotując go różnymi kolektorami kationo­ wymi. Najwyższe wydzielenie cynku uzyskano stosując jako kolektor dodccylo- aminę (pH = 7,6). Z kolei Huang i wsp. [85] flotowali jony Zn(II) i Cd(II) na powierzchni wodorotlenku żelaza(III) i glinu(III) przy użyciu w roli kolektora anio­ nowego dodecyłosiarczanu sodu. Także Hiraide i wsp. [86] wydzielali jony Zn(II) i Cd(II) współstrącone z wodorotlenkiem glinu, przy użyciu oleinianu sodu. Cynk wydzielano w 95—100% zarówno z wody morskiej jak i z modelowych roztworów wodnych, natomiast kadm z wody morskiej wydzielany był w 97% a z roztworów modelowych jedynie w 48%.

Również Ćundeva i Stafilov [87,88] flotowali cynk po jego uprzedniej adsorpcji na powierzchni uwodnionego tlenku żelaza(III). Cynk wydzielany był z 96-100% wydajnością przy pH w zakresie 8,5-4-10,0. Obecność w roztworze wodnym jonów wapnia i magnezu wpływała niekorzystnie na wydzielenie cynku. Także jony Cd(II) były flotowane po uprzedniej adsorpcji jonów na koloidach przy użyciu bentonitu jako wymieniacza jonowego i chlorku cetylotrimetyloamoniowcgo jako kolektora kationowego. W zakresie stężeń Cd(II) l,0-10'5-7,0-10'5 M przy pH - 11,4 metal ten był wydzielany z roztworu wodnego w 98% [89],

Inną metodą usuwania jonów metali z roztworów wodnych jest tzw. flotacja biosorpcyjna (ang.: biosorptive flotation). Metoda ta była stosowana przez Matisa i wsp. [90-92] do wydzielania jonów Cd(II) i innych metali. Wykazano, że z roztwo­ rów kwaśnych przy zastosowaniu bakterii gatunku Streptomyces clavuligerus i Strep- tomyces griseus (pH = 2,0) flotowana jest tylko biomasa a jony Cd(II) pozostają w roztworze, natomiast biosorpcja kadmu zaczyna się dopiero przy pH powyżej 5,2. Stwierdzono też, że wydzielenie jonów kadmu(II) przy zastosowaniu w roli kolekto­ rów bakterii gatunku Pénicillium chrysogeniou i Rhizopus arrhizus wzrasta wraz ze wzrostem pH roztworu. Najwyższe wydzielenie uzyskano przy pH w zakresie 7,0-Hl0,0. Stwierdzono także, że wykorzystując bakterie gatunku Streptomyces cla- vuligents można wydzielić z roztworu wodnego 95% cynku.

PODSUMOWANIE

Wydzielanie i rozdzielanie jonów cynku i kadmu z roztworów wodnych jest coraz częściej realizowane przy zastosowaniu metod hydrometalurgicznych, tj. eks­ trakcji rozpuszczalnikowej, transportu przez ciekłe membrany oraz separacji piano-Omówiono prace dotyczące wydzielania i rozdzielania jonów cynku(II) i kad- mu(II) z roztworów wodnych w procesie ekstrakcji ciecz-ciecz, używając w roli ekstrahentów pochodnych kwasów fosforoorganicznych i kwasów karboksylowych (do wydzielania form kationowych Zn(II) i Cd(II)), a także amin i ich soli (do wy­ dzielania form anionowych obu metali). Wykazano możliwość skutecznego rozdzie­ lania cynku i kadmu przy pomocy nie ulegających jonizacji eterów koronowych 0 takich koronach jak: 18-C-6.B-18-C-6, DC-18-C-6i 15-C-5 (Tabela 1). Dokonano również przeglądu prac na temat selektywnego wydzielania Zn(II) i Cd(II) w proce­ sie transportu przez ciekłe membrany w rodzaju grubowarstwowe, unieruchomione 1 polimerowe membrany inkluzyjne, przy czym w roli przenośników jonów użyto te same związki chemiczne, które pełniły funkcję ekstrahentów w procesie ekstrakcji. Zasadniczymi czynnikami wpływającymi na proces wydzielania i rozdzielania Zn(II) i Cd(II), oprócz składu faz organicznych były: pH, obecność i stężenie ligandów, a także stężenia metali w wyjściowych roztworach wodnych.

W tym przeglądzie literaturowym opisano również prace z zakresu selektywne­ go wydzielania cynku(II) i kadmu(II) z rozcieńczonych roztworów wodnych (cMc <1,0-10'4M) metodą flotacji jonów. Oprócz klasycznych, ulegających dysocjacji elektrolitycznej kolektorów kationowych i anionowych, w roli kolektorów użyto etery lariatowe (Tabela 2), które skutecznie flotowały jony metali w obecności niejo­ nowego surfaktantu, tj. eteru nonylofcnylononaetylenoglikolowego. Wykazano, że skuteczne wydzielenie jednego lub obu metali w zasadniczy sposób zależy od wielko­ ści korony eteru lariatowego. Omówiono też prace poświęcone wydzielaniu jonów cynku(II) i kadmu(II) za pomocą flotacji osadów i flotacji jonów metali zaadsorbo- wanych na powierzchni osadów, głównie wodorotlenku żelaza(III) i glinu.

644 M. ULEWICZ, W. WALKOWIAK, P. MACIEJEW SKI

Przedstawiony przegląd literaturowy pokazuje, żc wydzielanie i rozdzielanie jonów cynku(II) i kadmu(II) z roztworów wodnych możliwe jest, w zależności od stężenia jonów wyżej wymienionych metali, metodami separacji pianowej (c <M04M) lub ekstrakcji ciecz-ciecz i transportu przez ciekłe membrany, w tym zwłaszcza immobilizowalne membrany unieruchomione i polimerowe membrany inkulzyjne (c >1-1 O^M). W przypadku rozdzielania Zn(II) i Cd(ll) za pomocą wyżej wymienionych metod hydrometalurgicznych zasadnicze znaczenie posiada użycie od­ powiednich ligandów, w tym zwłaszcza organicznych. Nowe możliwości rozdziela­ nia w/w metali stwarza zastosowanie najnowszej generacji związków makrocyklicz- nych, w tym zwłaszcza eterów lariatowych.