Arvometallien liuospuhdistus jatkuvatoimisella ioninvaihdolla

Työn tarkoituksena oli tutkia arvometalleja sisältävän liuoksen puhdistamista jat-kuvatoimisella ioninvaihdolla. Teoriaosassa käsitellään ioninvaihdon periaate, sekä jatkuvatoimisen ioninvaihdon laiteratkaisuja ristivirta- ja vastavirtasysteemeissä. Lopuksi esitellään Simuloidun liikkuvapedin (SMB) virtausnopeuksien laske-miseksi käytettävä kolmiomenetelmä. Kokeellisen osan tarkoituksena on demonstroida laboratorioon rakennetun jatku-vatoimisen ioninvaihtimen, Simuloidun liikkuvapedin, käyttö arvometallia sisäl-tävän liuoksen puhdistamiseksi kahdenarvoisista metalli-ioneista. Kokeissa käy-tettiin hopeaa sisältävää NaCl-liuosta, josta pyrittiin puhdistamaan Mg2+, Ca2+, Pb2+ ja Zn2+-ionit ekstraktina. Laitteistolla suoritettiin kolme ajoa, joista kaksi edusti vastavirtasysteemiä ja yksi ristivirtasysteemiä. Ensimmäisessä vastavirta-ajossa sekä ekstrakti että raffinaattin erottuva hopealiuos tulivat puhtaina. Toisessa vastavirta-ajossa pyrittiin parantamaan tuottavuutta nostamalla syötön virtausnopeutta, jolloin raffinaatin puhtaus kärsi Pb2+ ja Mg2+-ionien kulkeutuessa liuosfaasin mukana raffinaattiin. Ristivirta-ajossa vain yksi kolmesta raffinaatista saavutti 100 % puhtauden. Kokeet osoittivat, että Mg2+, Ca2+, Pb2+ ja Zn2+-ionien erottaminen hopeaionista on mahdollista käyttämällämme SMB-laitteistolla. Tuottavuuden parantaminen syötön virtausnopeutta nostamalla kuitenkin heikentää puhtautta. Cross-flow-systeemin erilleenkytkettyjen kolonnien ansioista painehäviö on pienempi, mikä mahdollistaa korkeammat virtausnopeudet, mikäli ei vaadita 100 % puhtautta.

This paper examines the purification of liquid that contains precious metals with continuous ion-exchange. The theory part introduces the principles of ion-exchange as well as the cross-flow and counter-flow systems of continuous ion-exchange. Finally, a triangle method to calculate the flow rates for Simulated Moving Bed (SMB) is introduced. The purpose of the empirical part is to demonstrate the use of laboratory installed SMB to purify liquid containing precious metals from bivalent metal ions. In the tests silver-containing liquid NaCl was purified from Mg2+, Ca2+, Pb2+ and Zn2+-ions as extract. Three runs were executed; two of them were executed as counter-flow system and one of them as cross-flow system. In the first counter-flow run both extract and silver-containing raffinate came out clean. In the second counter-flow run the productivity was attempted to increase by increasing the flow rate of the feed, when the purity of the raffinate decreased as Pb2+ and Mg2+ -ions were drifted into the raffinate with the aqueous solutions. In the cross-flow run only one of the three raffinates obtained 100% purity. The tests showed that separating Mg2+, Ca2+, Pb2+ and Zn2+-ions from silver ion is possible by using SMB device as introduced. However, increasing productivity by increasing the flow rate of the feed decreases purity. Due to the separated columns in the cross-flow system the pressure drop was smaller. Hence higher flow rates can be achieved if 100% purity is not required.