The use of ion exchangers for removing cobalt and nickel ions from water solutions

The paper presents results of research on cobalt and nickel ions removal from monocomponent solutions using Purolite ion exchange resins. It has been shown that C 160 ion exchange resin has the best sorption properties for both ions (Qe - 72.5 mg Co/g and 88.2 mg Ni/g). Regeneration process of this ion exchanger has high efficiency, achieving about 93% for cobalt ions and about 84% in case of nickel ions. It has been shown that the use of ion exchange method with suitable ion exchange resins guarantees effective removal of cobalt and nickel ions from solutions with very high concentrations corresponding to contents of these metals in industrial wastewaters (e.g. galvanic). In case of C 160 ion exchange resin, after the sorption process is carried out in one 50 minute cycle, the cobalt concentration decreased from about 30 000 mg/L to about 9 500 mg/L (approx. 68%), whereas nickel concentration reached about 6 300 mg/L (approx. 79%). Studied chelating resins don’t have such high sorption capacities. In their case, it is required to convert cobalt and nickel ions into complex forms. The kinetics of studied processes were described by pseudo-second order equations.

Rozwój przemysłu znacznie wpływa na stan środowiska naturalnego. Zanieczyszczenia emitowane do wód, gleb i powietrza na skutek działalności człowieka stanową zagrożenie dla zdrowia i życia organizmów żywych. Wśród tych substancji, jako szczególnie niebezpieczne wymienia się metale toksyczne. W ich grupie znajduje się również kobalt i nikiel, których głównym źródeł emisji do środowiska jest przemysł elektrochemiczny i metalurgiczny. Pierwiastki te są stosunkowo rzadkimi i cennymi metalami, dlatego ważne jest poszukiwanie dodatkowych źródeł i metod ich odzysku. Przedmiotem badań były żywice jonowymienne firmy Purolite, które zastosowano do usuwania jonów kobaltu i niklu z roztworów monoskładnikowych o stężeniach odpowiadających zawartościom tych metali w ściekach galwanicznych (ok. 30 000 mg/dm3). W oparciu o wyniki badań można stwierdzić, że najlepsze właściwości sorpcyjne zarówno w stosunku do jonów kobaltu jak i niklu wykazuje kationit C 160. Zdolności sorpcyjne pozostałych jonitów maleją w szeregu S 950 > S 930 > S 910 > S 920. W kolejnym etapie sprawdzono możliwość regeneracji badanych jonitów za pomocą 10% roztworów kwasu azotowego(V) lub kwasu solnego. Proces regeneracji jonów kobaltu zachodzi z większą wydajnością w porównaniu do jonów niklu. Wykazano, że metodą wymiany jonowej z użyciem odpowiednich żywic jonowymiennych można skutecznie usuwać jony kobaltu i niklu z roztworów o bardzo wysokich stężeniach, odpowiadających zawartościom tych metali w ściekach przemysłowych (m.in. galwanicznych). W przypadku jonitu C 160, po procesie sorpcji wykonanym w jednym, 50 minutowym cyklu, stężenie kobaltu obniżyło się z ok. 30 000 mg/dm3 do wartości ok. 9500 mg/dm3 (ok. 68%), natomiast stężenie niklu osiągnęło wartość ok. 6300 mg/dm3 (ok. 79%) (Tab. 2 i 3). Badane jonity chelatujące nie osiągają tak wysokich pojemności sorpcyjnych. W ich przypadku wymagane jest przeprowadzenie jonów kobaltu i niklu w formy kompleksowe.