一种锡电解液去除金属杂质的方法与流程

本发明属于高纯金属制备，尤其是涉及一种锡电解液去除金属杂质的方法。

背景技术：

1、锡是一种具有银白金属光泽的低熔点金属，可作为锡焊料、铟锡化合物、锡化工、马口铁、铅酸电池、低熔点合金、轴承合金、超导材料等材料的生产原料。通过对锡进行提纯能够制得高纯锡，高纯锡主要应用在化合物半导体、低和超低α焊料等领域。

2、目前，制备高纯锡主要采用电解精炼的方式，利用控制电位的方法使化学电位比锡高的杂质离子残留于电解液中，化学电位比锡低的杂质离子在阳极沉积成为阳极泥，从而在阴极得到纯度较高的金属锡。在电解过程中，铝、锌、铁、锰、铅等杂质离子在阳极先于锡氧化、在阴极后于锡还原，导致这些杂质离子残留在电解液中；而砷、铋、铜、汞等杂质离子在阳极不易被氧化而留在阳极泥中。由于锡的电位与铅、铋等离子较为接近，采用电解手段较难将金属锡提纯至较高纯度，现有技术仅能将锡电解液中的砷、锑、铅、铋、镉杂质离子浓度降低至0.01ppm，无法得到纯度更高的锡电解液。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种锡电解液去除金属杂质的方法。该方法通过选用带有特殊官能团的弱酸性螯合树脂，利用弱酸性螯合树脂独特的网状孔结构和特殊官能团对离子的选择性，稳定吸附锡电解液中的金属杂质，同时通过对弱酸性螯合树脂进行预处理以及调节锡电解液的ph值，有效降低锡电解液中as、sb、pb、bi、cd的含量，解决了现有技术仅能将锡电解液中金属杂质离子浓度降低至0.01ppm，无法得到纯度更高锡电解液的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3、步骤一、离子交换树脂预处理：采用去离子水对弱酸性螯合树脂进行浸泡、搅拌及冲洗至去离子水无色透明无泡沫，然后依次进行第一次盐酸溶液处理、氢氧化钠溶液处理及第二次盐酸溶液处理；所述弱酸性螯合树脂具有巯基、氨基、氨甲基以及胺基官能团中的一种；

4、步骤二、调节锡电解液的ph值：采用硫酸溶液将锡电解液ph值调节至1~5；

5、步骤三、去除锡电解液中的金属杂质：采用步骤一中预处理后的弱酸性螯合树脂对步骤二中调节ph值后的锡电解液进行吸附，去除金属杂质as、sb、pb、bi、cd，对去除金属杂质后的锡电解液进行金属杂质含量测定。

6、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤一中所述预处理前弱酸性螯合树脂为钠型，质量全交换容量为1.5eq/l~4.0eq/l，所述去离子水温度为70℃~80℃，所述冲洗次数为7~8次。

7、本发明采用70℃~80℃的去离子水进行弱酸性螯合树脂的清洗，更有利于弱酸性螯合树脂的孔道清洁，提高弱酸性螯合树脂对金属杂质的吸附性能。

8、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤一中所述第一次盐酸溶液处理制度为：采用1mol/l盐酸溶液，以2bv/h~4bv/h的流速冲洗弱酸性螯合树脂至流出液ph值大于4；所述氢氧化钠溶液处理制度为：采用1mol/l氢氧化钠溶液，以2bv/h~4bv/h的流速冲洗经第一次盐酸溶液处理后的弱酸性螯合树脂至流出液ph值不大于9；所述第二次盐酸溶液处理制度为：采用1mol/l盐酸溶液，以2bv/h~4bv/h的流速冲洗经氢氧化钠溶液处理后的弱酸性螯合树脂至流出液ph值为6~7。

9、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤二中所述硫酸溶液浓度为0.92mol/l~0.95mol/l。

10、本发明中的锡电解液属于硫酸型电解液，利用硫酸溶液调节锡电解液的酸碱度避免引入新的杂质离子。

11、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤三中所述去除金属杂质后的锡电解液中as、sb、pb、bi、cd任一种金属离子浓度大于0.005ppm时，对弱酸性螯合树脂进行再生处理。

12、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，所述再生处理的制度为：采用去离子水冲洗弱酸性螯合树脂，直至弱酸性螯合树脂松散且流出液澄清透明，然后通入体积为弱酸性螯合树脂体积2~4倍的盐酸溶液，以1bv/h~2bv/h的流速冲洗2h~6h，再次通入去离子水冲洗弱酸性螯合树脂至流出液ph值为5~7。

13、本发明通过对弱酸性螯合树脂进行再生处理，能够使弱酸性螯合树脂将吸附的金属杂质释放，实现弱酸性螯合树脂的重复利用。

14、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤三中所述锡电解液去除金属杂质as、sb、pb、bi、cd的过程为：

15、步骤301、将步骤一中预处理后的弱酸性螯合树脂装入具砂芯层析柱内，在具砂芯层析柱顶端连接储液容器、底端放置收集容器，然后在储液容器顶端连通漏斗；所述具砂芯层析柱底端具有活塞；

16、步骤302、将步骤二中调节ph值后的锡电解液经滤纸过滤后，通过漏斗进入储液容器内部储存，调节具砂芯层析柱底端的活塞，控制锡电解液流经具砂芯层析柱内的弱酸性螯合树脂的流速，进行金属杂质的吸附；

17、步骤303、将步骤302中吸附金属杂质后的锡电解液流入收集容器内。

18、本发明通过在储液容器顶端设置漏斗，用于降低向储液容器内装入锡电解液的难度；通过在具砂芯层析柱与收集容器之间设置活塞，用于控制储液容器内的锡电解液流经弱酸性螯合树脂的流速，利于控制锡电解液与弱酸性螯合树脂接触的时间，使得锡电解液中的重金属离子尽可能多的以配位键的形式形成金属络合物，提高对锡电解液中金属杂质的去除效果。

19、上述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤301中所述离子交换树脂装填高度为具砂芯层析柱内径的5~20倍。

20、本发明与现有技术相比具有以下优点：

21、1、本发明选用具有特殊官能团的弱酸性螯合树脂，利用弱酸性螯合树脂独特的网状孔结构和特殊官能团对离子的选择性，去除锡电解液中的金属杂质离子；通过对弱酸性螯合树脂进行预处理以及调节锡电解液的ph值，提升对金属杂质的去除效果，能够将锡电解液中as、sb、pb、bi、cd的含量降低至0.005ppm以下，显著提高锡电解液的纯度。

22、2、本发明选用的弱酸性螯合树脂具有吸附容量大、易洗脱、干扰少、机械性能好、对于酸碱及各种溶剂极为稳定的特点，能与重金属离子以配位键的形式形成金属络合物；同时弱酸性螯合树脂可进行再生处理，能够将吸附的金属杂质离子释放，实现弱酸性螯合树脂的重复利用。

23、3、本发明通过在具砂芯层析柱与收集容器之间设置活塞，用于控制锡电解液流经弱酸性螯合树脂的流速，以控制锡电解液与弱酸性螯合树脂接触的时间，使得锡电解液中的重金属离子尽可能多的形成金属络合物，提高对锡电解液中金属杂质的去除效果。

24、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤一中所述预处理前弱酸性螯合树脂为钠型，质量全交换容量为1.5eq/l~4.0eq/l，所述去离子水温度为70℃~80℃，所述冲洗次数为7~8次。

3.根据权利要求1所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤一中所述第一次盐酸溶液处理制度为：采用1mol/l盐酸溶液，以2bv/h~4bv/h的流速冲洗弱酸性螯合树脂至流出液ph值大于4；所述氢氧化钠溶液处理制度为：采用1mol/l氢氧化钠溶液，以2bv/h~4bv/h的流速冲洗经第一次盐酸溶液处理后的弱酸性螯合树脂至流出液ph值不大于9；所述第二次盐酸溶液处理制度为：采用1mol/l盐酸溶液，以2bv/h~4bv/h的流速冲洗经氢氧化钠溶液处理后的弱酸性螯合树脂至流出液ph值为6~7。

4.根据权利要求1所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤二中所述硫酸溶液浓度为0.92mol/l~0.95mol/l。

5.根据权利要求1所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤三中所述去除金属杂质后的锡电解液中as、sb、pb、bi、cd任一种金属离子浓度大于0.005ppm时，对弱酸性螯合树脂进行再生处理。

6.根据权利要求5所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，所述再生处理的制度为：采用去离子水冲洗弱酸性螯合树脂，直至弱酸性螯合树脂松散且流出液澄清透明，然后通入体积为弱酸性螯合树脂体积2~4倍的盐酸溶液，以1bv/h~2bv/h的流速冲洗2h~6h，再次通入去离子水冲洗弱酸性螯合树脂至流出液ph值为5~7。

7.根据权利要求1所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤三中所述锡电解液去除金属杂质as、sb、pb、bi、cd的过程为：

8.根据权利要求7所述的一种锡电解液去除金属杂质的方法，其特征在于，步骤301中所述弱酸性螯合树脂装填高度为具砂芯层析柱（1）内径的5~20倍。

技术总结本发明公开了一种锡电解液去除金属杂质的方法，该方法包括以下步骤：步骤一、离子交换树脂预处理；步骤二、调节锡电解液的pH值；步骤三、去除锡电解液中的金属杂质。本发明去除金属杂质的方法通过选用带有特殊官能团的弱酸性螯合树脂，利用弱酸性螯合树脂独特的网状孔结构和特殊官能团对离子的选择性，能够稳定吸附锡电解液中的金属杂质离子；通过对弱酸性螯合树脂进行预处理以及调节锡电解液的pH值，提升对锡电解液中金属杂质离子的去除效果；同时弱酸性螯合树脂可进行再生处理，能够将吸附的金属杂质离子释放，实现弱酸性螯合树脂的重复利用。技术研发人员：杨薇弘,樊光娆,刘未,谢剑波,吴金平,张于胜受保护的技术使用者：西安稀有金属材料研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15