鋁片包裹氯化銀置換法回收銀

曹夢(mèng)竺，王 琪，葛明敏，周全法

（1. 徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物系，江蘇 徐州 221006；

2. 江蘇理工學(xué)院 江蘇省貴金屬深加工技術(shù)及應(yīng)用重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常州 213001）

綜合利用

鋁片包裹氯化銀置換法回收銀

曹夢(mèng)竺1，王 琪2，葛明敏2，周全法2

（1. 徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物系，江蘇 徐州 221006；

2. 江蘇理工學(xué)院 江蘇省貴金屬深加工技術(shù)及應(yīng)用重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 常州 213001）

將含銀廢液中的Ag+轉(zhuǎn)化為AgCl，再用鋁片包裹AgCl固體，在Na2CO3溶液中采用置換法回收銀。考察了各反應(yīng)條件對(duì)AgCl還原為銀的轉(zhuǎn)化率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，適宜的反應(yīng)條件為：Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，反應(yīng)溫度40 ℃，反應(yīng)時(shí)間20 h，不攪拌靜置反應(yīng)。在此適宜的反應(yīng)條件下，AgCl還原為銀的轉(zhuǎn)化率為95.32%。

銀回收；鋁片；置換；氯化銀

從含銀廢棄物中回收銀的方法很多，如火法［1］、濕法［2-7］、生物法［8］和電解法［9］等。用活潑金屬粉末或顆粒（如鋅粉、鐵粉等）置換含銀廢液中的銀是最常用的銀回收方法，但反應(yīng)混合物中未反應(yīng)的活潑金屬粉末或顆粒與還原得到的銀粉混雜在一起，還需要再用鹽酸溶解以除去活潑金屬［10］。

本工作先將含銀廢液中的Ag+轉(zhuǎn)化為AgCl，再用鋁片包裹AgCl固體，在堿性環(huán)境下采用置換法回收銀。探討了各反應(yīng)條件對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響，優(yōu)化了反應(yīng)條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑、材料和儀器

NaCl、硝酸、鹽酸、無(wú)水Na2CO3：分析純。將純鋁片修剪后置于1 mol/L 的鹽酸中，待鋁片表面有大量氣泡產(chǎn)生時(shí)取出，用去離子水洗滌，干燥后隔絕空氣，備用。

HH-S1型數(shù)顯恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠(chǎng)；FA1204B型分析天平：上海精密儀器儀表有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將含銀廢液置于燒杯中，加入過(guò)量的NaCl溶液，充分?jǐn)嚢瑁o置，減壓過(guò)濾，用0.01 mol/L 的稀硝酸洗滌沉淀2～3次，再用約40 ℃的去離子水洗滌至中性，減壓過(guò)濾，得到近干燥的AgCl固體，測(cè)定銀含量。

稱(chēng)取一定質(zhì)量（m，g）的上述AgCl固體，用處理后的鋁片包裹并壓緊，置于燒杯中。緩慢加入一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Na2CO3溶液至浸沒(méi)AgCl包裹物，在一定的反應(yīng)溫度下或攪拌反應(yīng)或靜置反應(yīng)一定時(shí)間；取出鋁片包裹物并打開(kāi)，用0.01 mol/L的稀鹽酸和去離子水分別洗滌鋁片表面3次，洗滌液并入反應(yīng)后混合物中，過(guò)濾，濾渣為反應(yīng)生成的粗銀粉和未反應(yīng)的AgCl。

取1 g濾渣，加入一定量的8 mol/L的硝酸，充分?jǐn)嚢韬螅o置，置換反應(yīng)生成的銀粉以Ag+的形式存在于溶液中。過(guò)濾，將濾液定容至一定體積（V1，mL）。取一定體積（V2，mL）的上清液，測(cè)定銀含量。

1.3 分析方法

采用佛爾哈德法［11］測(cè)定溶液中的銀含量：指示劑為硫酸鐵銨飽和溶液，滴定劑為一定濃度（c，mol/L）的硫氰酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液。臨近滴定終點(diǎn)時(shí)，激烈振蕩30 s，粉紅色不褪即為滴定終點(diǎn)，消耗硫氰酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為V3（mL）。

AgCl轉(zhuǎn)化率（r，%）的計(jì)算式如下：r = 107.87c V1V3/（1000 m V2）

式中：107.87為銀的摩爾質(zhì)量，g/mol。

2 結(jié)果與討論

2.1 還原金屬的選擇

用金屬還原AgCl的過(guò)程是一個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。從電極電勢(shì)上看，反應(yīng)體系中加入鐵、鋅、鋁、銅、鈷、鎘、銻等均可以還原AgCl中的銀。相比常用的鐵、鋅等，鋁的還原性更強(qiáng)，其在堿性介質(zhì)和酸性介質(zhì)中的氧化還原電極電位分別為-2.33 V和-1.66 V，且鋁是一種更常見(jiàn)和易得的廉價(jià)金屬。故本實(shí)驗(yàn)采用鋁作為還原金屬。

2.2 攪拌對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

攪拌與否對(duì)Na2CO3溶液中AgCl的還原效果有較大的影響。在Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%、反應(yīng)溫度為40 ℃、反應(yīng)時(shí)間為20 h的條件下，采用電磁攪拌時(shí)，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率僅為60%左右；而不采用電磁攪拌時(shí)，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%。這是因?yàn)椋红o置反應(yīng)能使鋁片與AgCl之間更充分地接觸，鋁失去電子變成離子，AgCl得到電子而析出單質(zhì)銀，單質(zhì)銀又可作為導(dǎo)體，將鋁放出的電子傳遞給周?chē)腁gCl，加快了反應(yīng)速率；而攪拌會(huì)破壞反應(yīng)中AgCl的緊密性，不利于還原反應(yīng)中電子的相互傳遞，不利于AgCl中銀的還原，影響轉(zhuǎn)化率。故本實(shí)驗(yàn)選擇不攪拌的靜置反應(yīng)。

2.3 Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

在反應(yīng)溫度為25 ℃、靜置反應(yīng)時(shí)間為40 h的條件下，Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響見(jiàn)圖1。

圖1 Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

由圖1可見(jiàn)：隨Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率先增加后降低；當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率最高，達(dá)94.24%。這是因?yàn)椋琋a2CO3在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，隨Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，溶液的堿性增強(qiáng)，鋁轉(zhuǎn)化為AlO2-，在溶液中形成無(wú)數(shù)個(gè)鋁-銀原電池反應(yīng)，加速了鋁的溶解和銀的析出。當(dāng)Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高時(shí)，易產(chǎn)生氫氧化鋁沉淀，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率下降。本實(shí)驗(yàn)適宜的Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%。

2.4 靜置反應(yīng)時(shí)間對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

在反應(yīng)溫度為25 ℃、Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的條件下，靜置反應(yīng)時(shí)間對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響見(jiàn)圖2。

由圖2可見(jiàn)：隨靜置反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率增加；當(dāng)靜置反應(yīng)時(shí)間為20 h時(shí)，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率最高，達(dá)94.35%；但靜置反應(yīng)時(shí)間超過(guò)20 h后，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率基本不再變化。這是因?yàn)椋弘S靜置反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，溶液中AlO2-的濃度增加，有利于電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行;；但靜置反應(yīng)時(shí)間超過(guò)20 h后，溶液中AlO2-的濃度保持穩(wěn)定，且隨著鋁的溶解，反應(yīng)后殘余的鋁片較小，不易分離，增加了粗銀粉去除雜質(zhì)的難度。故本實(shí)驗(yàn)適宜的靜置反應(yīng)時(shí)間為20 h。

2.5 反應(yīng)溫度對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

圖2 靜置反應(yīng)時(shí)間對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

在靜置反應(yīng)時(shí)間為20 h、Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的條件下，反應(yīng)溫度對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響見(jiàn)圖3。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率的影響

由圖3可見(jiàn)：隨反應(yīng)溫度的升高，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率逐漸增加；當(dāng)反應(yīng)溫度為40 ℃時(shí)，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率最高，達(dá)95.32%。這是因?yàn)椋悍磻?yīng)溫度升高，加快了反應(yīng)速率，有利于水解反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行；但反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，AgCl會(huì)變得疏松，不利于還原反應(yīng)中的電子傳遞。故本實(shí)驗(yàn)適宜的反應(yīng)溫度為40 ℃。

3 結(jié)論

a）先將含銀廢液中的Ag+轉(zhuǎn)化為AgCl，再用鋁片包裹AgCl固體，在Na2CO3溶液中采用置換法回收銀。

b）適宜的反應(yīng)條件為：Na2CO3溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，反應(yīng)溫度40 ℃，反應(yīng)時(shí)間20 h，不攪拌靜置反應(yīng)。在此適宜的反應(yīng)條件下，AgCl還原為銀粉的轉(zhuǎn)化率為95.32%。

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（編輯 祖國(guó)紅）

Recovery of Silver from Silver Chloride Packed with Aluminum Sheet by Replacement Method

Cao Mengzhu1，Wang Qi2，Ge Mingmin2，Zhou Quanfa2
（1. Xuzhou Vocational College of Bioengineering，Xuzhou Jiangsu 221006，China；2. Jiangsu Key Laboratory of Precious Metal Chemistry and Technology，Jiangsu University of Technology，Changzhou Jiangsu 213001，China）

Silver was recovered from the silver-containing waste liquid by transforming Ag+into AgCl，packing the solid AgCl with aluminum sheet，and then reacting in Na2CO3solution by replacement method. The factors affecting the conversion rate of AgCl to Ag were studied. The experimental results show that under the suitable reaction conditions of mass fraction of Na2CO3solution 20%，reaction temperature 40 ℃，reaction time 20 h and without stirring，the conversion rate AgCl to Ag is 95.32%.

silver recovery；aluminum sheet；replacement；silver chloride

X781.1

A

1006 - 1878（2015）03 - 0305 - 03

2015 - 01 - 18；

2015 - 02 - 04。

曹夢(mèng)竺（1979—），女，山東省單縣人，碩士，講師，電話(huà) 13605200291，電郵 2370152267@qq.com。聯(lián)系人：周全法，電話(huà) 13906122039，電郵 zhouquanfa@163.com。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BAC03B06）；江蘇省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（BE2012645）。