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高纯镍是一种重要原料和战略资源,被广泛应用于国民经济建设和国防科技发展。我国的高纯镍资源大量依赖进口,因此,开发高纯镍生产新技术,提高我国高纯镍相关产品的生产能力很有必要。高纯镍对铜等重金属杂质含量要求非常严格。自高浓度镍中除去微量铜等杂质已成为提高高纯镍品质的关键步骤。常规除铜技术选择性差、运行成本高,而螯合树脂处理技术因其优越的吸附分离特性而得到广泛应用。本论文优选出对铜具有高选择性的IRC747、IRC748和S984三种含氮螫合树脂,并系统比较了其对单组份与双组份镍和铜的吸附行为及分离规律,为自高浓度镍溶液中选择性去除铜的新技术应用提供了重要理论支持。单组份静态实验结果表明,Langmuir方程能够很好地描述静态吸附数据。三种螯合树脂对Cu(Ⅱ)的静态平衡吸附量大小排序为S984>IRC748>IRC747,而对Ni(Ⅱ)的静态平衡吸附量大小排序正相反,因而与Cu(Ⅱ)的选择性系数顺序一致。热力学研究表明,三种螫合树脂对Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附均为熵推动的自发吸热过程。准二级动力学方程较准一级动力学方程能更好地描述动力学吸附曲线,说明化学吸附是速率控制步骤。IRC747和IRC748树脂的初始吸附速率遵循Ni(Ⅱ)>Cu(Ⅱ),这与前者相对较小的离子半径有关,因而能够更快速地结合树脂上的活性位点。然而S984树脂的初始吸附速率遵循Ni(Ⅱ)<Cu(Ⅱ),这主要是由于其含有较多的中间偏硬碱的N原子,因而可与软指数较低的Cu(Ⅱ)产生更强的配位能力。通过对比吸附前后的树脂结构差异,可推测三种螯合树脂与重金属的不同配位结合形式,其中IRC747树脂以N原子及磷酸羟基为三齿配体与金属离子作用,IRC748树脂以N原子及羧酸中O原子的三配体结构与金属离子形成稳定的五元环,而S984树脂以邻近功能基团上的N原子与重金属离子配位。双组份静态平衡吸附结果表明,三种螯合树脂对双组份体系中Cu(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附量均小于单组份,表明存在竞争吸附行为,且能用Extended Langmuir模型进行描述。对比发现,S984树脂对双组份体系中Cu(Ⅱ)的亲和力最强,而对Ni(Ⅱ)的亲和力最弱,进一步证明该树脂最适于自高浓度Ni(Ⅱ)中去除微量Cu(Ⅱ)杂质。采用动态吸附法制备高纯镍,在吸附流速为10BV/h时,S984树脂处理前2720BV、3140BV和4580BV出水中Ni(Ⅱ)的纯度可分别达到100%、99.999%和99.99%,高纯镍品质提高了一个数量级以上。在上述理论研究基础上,采用S984树脂自主研发高纯镍制备新工艺,运行成本仅仅为12.21元/t,具有先进可靠、高效低耗、无废排放等诸多优势,经济效益十分显著,为我国高纯镍制备提供了重要科技支撑。