Nikkelin ja koboltin neste-nesteuuttoa on tutkittu laajasti ja nykyään keskitytään jo olemassa olevien prosessien kehittämiseen. Prosessin optimoinnin merkityksen korostuessa on tärkeää ymmärtää kuinka tuotantoprosessien eri vaiheet voivat vaikuttaa uuttoon.
Hydrometallurgisissa prosesseissa flokkulantteina käytettävien polymeerien käyttäytymistä bulkkiliuoksessa on tutkittu paljon, mutta niiden käyttäytymisen tutkiminen rajapinnoilla, varsinkin metalli-ionien ja pinta-aktiivisten aineiden läsnäollessa, on haastavaa muodostuneiden kompleksien vuoksi. Lisäksi mitä suuremmista pitoisuuksista on kyse, sitä monimutkaisemmaksi kompleksien muodostuminen muuttuu. Mikäli polymeereja kulkeutuu uuttoon, voivat nämä epäpuhtaudet johtaa esimerkiksi prosessin tehokkuuden heikkenemiseen ja vaikuttaa tuotteen laatuun. Tämän vuoksi on tärkeää ymmärtää kuinka flokkulantit vaikuttavat nikkelin ja koboltin neste-nesteuuton kemiaan, jotta ne voidaan tarvittaessa ottaa huomioon prosessin toiminnassa.
Tässä diplomityössä tutkittiin kuinka polyakryyliamidien aiheuttamat vuorovaikutukset vaikuttivat koboltin uuttoon väkevästä nikkelisulfaattiliuoksesta käytettäessä uuttoreagenssina Cyanex 272:a. Polymeereihin liittyvän teorian mukaan polyakryyliamidi vaikuttaa neste-nesteuuton tasapainoon adsorboitumalla liuosten rajapinnoille sekä muodostamalla komplekseja metalli-ionien ja uuttoreagenssimolekyylien kanssa. Teorian pohjalta polymeerien merkitystä koboltin uuttoon tutkittiin selkeytymisaika- ja kinetiikkakokein. Lisäksi perehdyttiin kuinka polymeerien aiheuttamat vuorovaikutukset vaikuttavat koboltin uuttautumisen pH-riippuvuuteen sekä kuinka polymeerien ja metallien pitoisuus vaikuttaa uuton tasapainoon. Tutkitun synteettisen uuton vesifaasin nikkeli- ja kobolttipitoisuus oli 100 ja 1 g/l ja käytetty orgaaninen faasi koostui iso-oktaanista ja Cyanex 272:sta, jonka pitoisuus liuoksessa oli 25 til-%:a. Kokeet suoritettiin A/O-suhteen ollessa 1:1 (pl. latausisotermikokeet) ja 50 °C:een lämpötilassa.
Polymeeripitoisuuden ollessa 25 ppm selkeytymisaika piteni vesifaasin ollessa jatkuva, mutta 100 ppm pitoisuudessa oli havaittavissa selkeytymisajan lievä nopeutuminen. Tämä johtui siitä, että 25 ppm pitoisuus oli alle kriittisen assosiaatiokonsentraation, jolloin rajapinnan ominaisuuksien merkitys faasien selkeytymisaikaan korostui. Toisaalta 100 ppm pitoisuudessa taas muodostui vain ensimmäinen, systemaattisesti järjestäytynyt polymeerikerros (pl. neutraali polymeeri), jolloin polymeerien aiheuttamat vuorovaikutukset mahdollistivat selkeytymisajan nopeutumisen. Lisäksi polymeerien, erityisesti kationisen
polymeerin, aiheuttamien vuorovaikutusten merkitys kasvaa polymeeripitoisuuden kasvaessa, jolloin voidaan olettaa selkeytymisajan pidentyvän huomattavasti polymeeripitoisuuden ylittäessä kriittisen arvon, kun polymeerit muodostavat pisaroiden pinnalle sekä systemaattisesti että sattumanvaraisesti järjestäytyneen polymeerikerroksen.
Toisaalta kaikilla tutkituilla polymeereilla selkeytymisaika piteni orgaanisen faasin ollessa jatkuva. Orgaanisen faasin ollessa jatkuva neutraalien ja anionisten polymeerien tapauksessa niiden aiheuttamilla kemiallisilla potentiaaleilla ja rajapinnan ominaisuuksilla suurempi vaikutus kuin polymeerien aiheuttamilla vuorovaikutuksilla. Kationisen polymeerin tapauksessa vuorovaikutukset vaikuttavat selkeytymiseen enemmän kuin neutraalin ja anionisen polymeerin tapauksessa. Vuorovaikutusten vuoksi 100 ppm pitoisuudessa kationisten polymeerien ja tertiäärisen polymeeriseoksen kemiallinen potentiaali ei saavuttanut maksimia.
Polymeerit vaikuttivat eniten koboltin pH-riippuvuuteen pH:n ollessa 3–4,5. Polymeerien aktiivisuus ja niiden vaikutus koboltin uuttoasteeseen vaihtelee pH:n mukaan, mutta suurin merkitys on anionisen polymeerin ja metalli-ionien välisillä vuorovaikutuksilla. Lisäksi ionisten polymeerien vuorovaikutuksien myötä muodostuneet makromolekyylit vaikuttavat huomattavasti koboltin uuttautumiseen, joka viittaa siihen, että polymeerien aiheuttamien vuorovaikutusten sijaan rajapinnan ominaisuuksilla on suurempi vaikutus koboltin uuttoasteeseen. Toisaalta kaikilla tutkituilla polymeereilla koboltti on uuttaunut täydellisesti pH:n ollessa noin 4,5. Korkeissa pH:issa uuttoreagenssin affiniteetti kobolttia kohtaan on parantunut, jolloin polymeerien aiheuttamien vuorovaikutusten ja rajapinnan ominaisuuksien merkitys on heikentynyt.
Kun koboltin tasapainopitoisuudet olivat alle 0,0075 g/l vesi- ja 0,1 g/l orgaanisessa faasissa, polymeerien vaikutus uuton tasapainoon on merkityksetön. Toisaalta pitoisuuksien ollessa yli tämän, heikentävät polymeerien, erityisesti kationisen polymeerin, aiheuttamat vuorovaikutukset sekä rajapinnan ominaisuudet koboltin uuttautumista. Mitä suuremmat koboltin tasapaino- ja polymeerin pitoisuudet ovat, sitä enemmän uutto heikkenee. Lisäksi hyvin korkeissa polymeeripitoisuuksissa faasien fyysiset ominaisuudet muuttuvat, jolloin rajapinnan ominaisuuksien lisäksi faasien käyttäytymisen merkitys korostuu. Fyysisten ominaisuuksien muuttumisen myötä esimerkiksi stabiilin dispersion ylläpitäminen oli haastavaa.
Kaikilla tutkituilla polymeereilla koboltti uuttautui täydellisesti ja reaktio saavutti tasapainon noin 20 sekunnissa. Polymeerien aiheuttamien vuorovaikutusten merkitys heikentyi pH:n ollessa 5,50 ja A/O-suhteen 1:1, jonka vuoksi koboltin uuttautumisen reaktionopeudessa havaitut erot johtuivat rajapinnan ominaisuuksien eroista.
Makromolekyylien läsnäollessa reaktionopeus on hetkellisesti hitaampi viitaten eroihin polymeerien adsorptiokinetiikassa. Polymeeripitoisuuden kasvaessa polymeerimolekyylien lukumäärä, jotka pyrkivät adsorboitumaan rajapinnalle, kasvaa aiheuttaen reaktionopeuden hetkellisen hidastumisen. Lisäksi fyysisten ominaisuuksien muutokset aiheuttivat muutoksia systeemin käyttäytymiseen.
Tämän työn tulokset ovat vain pieni otos polymeerien vaikutuksesta neste-nesteuutossa, sillä esimerkiksi polymeeri-uuttoreagenssikompleksien rakennetta tai ominaisuuksia ei määritetty. Lisäksi polyakryyliamidin ja sen muodostamien kompleksien käyttäytymisen selvittäminen vaatii lisätutkimusta, jotta saataisiin tietää missä pH:ssa polyakryyliamidi ja sen kompleksit desorboituisivat täydellisesti rajapinnoilta ja miten ne jakaantuvat eri faasien välille. Toisaalta polymeerien vuorovaikutusten merkityksen arvioimiseksi tulisi tutkia eri polymeeripitoisuuksia vaihtelevissa metalli-pitoisuuksissa, jotta saataisiin monipuolinen kuva niiden vaikutuksesta systeemiin. Tämä olisi tärkeää myös sen vuoksi, että polymeerien vuorovaikutusten ja rajapinnan ominaisuuksien merkitys vaihtelee riippuen siitä onko kriittistä assosiaatiokonsentraatiota saavutettu vai ei.
Tulokset viittavat kuitenkin siihen, että polymeerien pitoisuuden tulisi olla hyvin suuri väkevässä nikkelisulfaattiliuoksessa ennen kuin niiden aiheuttamien vuorovaikusten merkitys koboltin uuttautumiseen olisi huomattava. Mikäli neste-nesteuutossa havaittaisiin niin korkeita polymeeripitoisuuksia, se näkyisi myös muualla prosessissa ongelmina eikä vain neste-nesteuutossa koboltin uuttautumisen heikkenemisenä ja stabiilin dispersion ylläpitämisen vaikeutena. Polymeerien vuorovaikutusten merkitys korostuu kuitenkin laimeammissa metalliliuoksissa, minkä vuoksi polymeerien merkitys neste-nesteuuttoon tulee arvioida tapauskohtaisesti riippuen syöttöliuoksen ominaisuuksista.
LÄHTEET
Aidarova, S., Sharipova, A., Krägel, J., Miller, R., 2014. Polyelectrolyte/surfactant mixtures in the bulk and at water/oil interfaces, Advances in Colloid and Interface Science, 205, s.
87–93.
Akbari, S., Mahmood, S., Tan, I., Ghaedi, H., Ling, O., 2017. Assessment of polyacrylamide based co-polymers enhanced by functional group modifications with regards to salinity and hardness, Polymers, 9(12), 647.
Bak, A., Podgorska, W., 2013. Drop breakage and coalescence in the toluene/water dispersions with dissolved surface active polymers PVA 88 % and 98 %, Chemical Engineering Research and Design, 91, s. 2142–2155.
Bak, A., Podgorska, W., 2016. Influence of poly(vinyl alcohol) molecular weight on drop coalescence and breakage rate, Chemical Engineering Research and Design, 108, s. 88–100.
Beaman, D., Robertson, E., Richmond, G., 2011. Unique assembly of charged polymers at the oil-water interface, Langmuir, 27(6), s. 2104–2106.
Beaman, D., Robertson, E., Richmond, G., 2012. Ordered polyelectrolyte assembly at the oil-water interface, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109(9), s. 326–3231.
Berret, J., Cristobal, G., Herve, P., Oberdisse, J., Grillo, I., 2002. Structure of colloidal complexes obtained from neutral/polyelectrolyte copolymers and oppositely charged surfactants, The European Physical Journal E: Soft Matter, 9(4), s. 301–311.
Berret, J., Vigolo, B., Eng, R., Herve, P., 2004. Electrostatic self-assemply of oppositely charged copolymers and surfactants: a light, neutron, and x-ray scattering study, Macromolecules, 37(13).
Bolto, B., 1995. Soluble polymers in water purification, Progress in Polymer Science, vol.
20, nro 6, s. 987–1041.
Bratby, J., 2016. Coagulation and Flocculation in Water and Wastewater Treatment, 3rd edition, IWA Publishing, ISBN 978-178-00-7500.
Breuer, M., Robb, I., 1972. Interactions between macromolecules and detergents, Chemistry and Industry, 13, s. 530–535.
Caulfield, M., Qiao, G., Solomon, D., 2002. Some aspects of the properties and degradation of polyacrylamides, Chemical Reviews, 102(9), s. 3067–3087.
Çavuş, S., Gürdağ, G., Sözgen, K., Gürkaynak, M., 2008. The preparation and characterization of poly(acrylic acid-co-methacrylamide) gel and its use in the non-competitive heavy metal removal, Polymers for Advanced Technologies, 20(3), s. 165–172.
Cheremisinoff, N., 1997. Polyacrylamide, Handbook of Engineering Polymeric Materials, Marcel Dekker Inc. ISBN 978-082-479-7997.
Choi, B., Jeong, M., Lee, K., 2014. Temperature-dependent viscosity model of HPAM polymer through high-temperature reservoirs, Polymer Degradation and Stability, 110, s.
225–231.
Chu, D., Thomas, J., 1986. Effect of cationic surfactants on the conformational transition of poly(methacrylic acid), Journal of American Chemical Society, 108, 6270.
Cytec, 2008. Cyanex 272 Extractant, Product Data Sheet, Cytec Industries Inc.
Danesi, P., Reichley-Yinger, L., Mason, G., Kaplan, L., Horwltz, E., Diamond, H., 1985.
Selectivity-structure trends in the extraction of Co(II) and Ni(II) by dialkyl phosphoric, alkyl alkylphosphonic, and dialkylphosphinic acids, Solvent Extraction and Ion Exchange, vol. 3, nro 4.
Dhoble, D., Kumar, A., Ghorgre, A., Kulkarni, R., 1998. Viscosity and light scattering studies on interactions between polyacrylamide and anionic and nonionic surfactants in aqueous solution, Proceedings of the IUPAC International Symposium on Advances in Polymer Science and Technology, macro-98, 5.1–9.1.
Dobrynin A., Rubinstein M., 2005. Theory of polyelectrolytes in solutions and at surfaces, Progress in Polymer Science, 30, s. 1049–1118.
Essay, R., Foxworth, C., Strauss, C., Anderson, C., 2012. Hydrometallurgical recovery of materials from lithium-ion batteries, Technical Report, Colorado School of Mines
Fisher, J., Notebaart, C., 1983. Commercial processes for copper, Handbook of Solvent extraction, Wiley Inc., New York, p. 649.
Flett, D., 2004. Cobalt-nickel separation in hydrometallurgy: a review, Chemistry for Sustainable Development, 12, s. 81–91.
Galatanu, A., Chronakis, I., Anghel, D. Khan, A., 2000. Ternary phase diagram of the Triton X100/poly(acrylic acid)/water system, Langmuir, 16, s. 4922–4928.
Garces, J., Koper, G., Borkovec, M., 2006. Ionization of equilibria and conformational transitions in polyprotic molecules and polyelectrolytes, The Journal of Physical Chemistry B, 110, s. 10937–10950.
Girma, K., Lorenz, V., Blaurock, S., Edelmannm F., 2005. Coordination chemistry of acrylamide, Coordination Chemistry Reviews, 249, s. 1283–1293.
Goddard, E., Ananthapadmanabhan, K., 1993. Interactions of surfactants with polymers and proteins, CRC Press Inc., ISBN 0-8493-6784-0.
Guzman, E., Llamas, S., Maestro, A., Fernandez-Peña, L., Akanno, A., Miller, R., Ortega, F., Rubio, R., 2016. Polymer-surfactant systems in bulk and at fluid interfaces, Advances in Colloid and Interface Science, 233, s. 38–64.
Hashi, W., Dong, T., Angeli, P., 2017. On the effect of surfactats on drop coalescence at liquid/liquid interfaces, Chemical Engineering Science, 161, s. 215–227.
Heitner, H., 2001. Flocculating Agents, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, Inc., ISBN: 978-047-148-4943.
Hellebust, S., Blokhus, A., Nilsson, S., 2004. Associative and segregative phase behavior of a mixed aqueous cationic surfactant and anionic hydrophilic polymer system, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 243, s. 133–138.
Helm, D., 2004. Surface and interfacial precipitation in the direct solvent extraction of nickel and cobalt, Ph. D. Dissertation. Curtin University of technolog, Western Australian School of mines, Department of Minerals Engineering and Extractive Metallurgy, Kalgoorlie, Australia.
Hernandez, R., Perez, E., Mijangos, C., Loppez, D., 2005. Poly(vinyl alcohol)-poly(acrylic acid) interpenetrating networks: Study on phase separation and molecular motions, Polymer, 46, s. 7066–7071.
Huang, S., Lipp, D., Farinato, R., 2001. Acrylamide polymers, Kirk-Othmer Encylopedia of Chemical technology, John Wiley & Sons Inc., ISBN: 978-047-148-4943.
Hughes, K., Forsyth, M., 1996. Phase disengagement problems in solvent extraction, Proceedings of ISEC’96. Melbourne, Australia, 19.3-23.3, s. 751–756.
Holmberg, K., Jönsson, B., Kronberg, B., Lindman, B., 2002. Surfactants and Polymers in Aqueous Solution, John Wiley & Sons, ltd. ISBN 0-471-49883-1.
Kasgoz, H., Ozgumus, S., Orbay, M., 2001. Preparation of modified polyacryamide hydrogels and application in removal of Cu(2) ion, Polymer, vol. 42, s. 7497–7502.
Kasgoz, H., Ozgumus, S., Orbay, M., 2003. Modified polyacrylamide hydrogels and their application in removal of heavy metal ions, Polymer, vol. 44, s. 1785–1793.
Kurenkov, V., Snigirev, S., Churikov, F., Ruchenin, A., Lobanov, F., 2001. Preparation of anionic flocculant by alkaline hydrolysis of polyacrylamide (Praestol 2500) in aqueous solutions and its use for water treatment purposes, Russian Journal of Applied Chemistry, vol. 74, nro 3, s. 445–448.
Leal, L., 2007. Droplet coalascence and breakup with application to polymer blending, Journal of Central South University of Technology, vol. 14, supplement 1, s. 1–5.
Lee, Y., 2003. Surfactants effects on mass transfer during drop-formation and drop falling stages, American Institute of Chemical Engineers, vol. 49, issue 7.
Lencina, M., Fernandez Miconi, E., Fernandez Leyes, M., Dominguez, C, Cuenca, E., Ritacco, H., 2018. Effect of surfactant concentration on the responsiveness of a thermoresponsive copolymer/surfactant mixture with potential application on “smart” foams formulations, Journal of Colloid and Interface Science, 512, s. 455–465.
Letterman, R., Pero, R., 1990. Contaminants in polyelectrolytes used in water treatment, Journal of American Waterworks Association, vol. 82, nro 11, s. 87–97.
Li, F., Zhu, W., Song, H., Wang, K., Li, W., 2017. Study of surfactant-polymer system containing a novel ternary sulfonated polyacrylamide on the oil-water interfae properties, Journal of Dispersion Science and Technology.
Mafi, A., Hu, D., Chou, K., 2017. Complex formations between surfactants and polyelectrolytes of the same charge on a water surface, Langmuir, 33, s. 7940–7946.
Mbuya, B., Kime, M., Kabeya, C., Kaniki, A., 2017. Clarification and solvent extraction studies of a high talc containing copper aqueous solution, Journal of Materials, research and technology, saatavilla 14.8.2017. Painossa.
McDonald, J., Mattison, P., Mackenzie, J., 1981. Problems in the hydrometallurgical extraction of uranium in the USA and South Africa, Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, vol. 81, nro 10, s. 303–308.
McFearin, C., Beaman, D., Moore, F., Richmond, G., 2009. From franklin to today: toward a molecular levelunderstanding of bonding and adsorption at the oil-water interface, The Journal Physical Chemistry, 113(4), s. 1171–1188.
Meszaros, R., Varga, I., Gilanyi, T., 2005. Effect of polymer molecular weight on the polymer/surfactant interaction, Journal of Physical Chemistry B, 109, s. 13538–13544.
Miyake, M., 2017. Recent progress of the characterization of oppositely charged polymer/surfactant complex in dilution deposition system, Advances in Colloid and Interface Science, 239, s. 146–157.
Mpofu, P., Addai-Mensah, J., Ralston, J., 2004. Temperature influence of nonionic polyethylene oxide and anionic polyacrylamide on flocculation and dewatering behavior of kaolinite dispersions, Journal of Colloid and Interface Science, 271, s. 145–156.
Myers, D., 1988. Surfactant Science and Tehcnology, VCH Publishers inc., ISBN 0-89573-339-0.
Mya, K., Jamieson, A., Sirivat, A., 1999. Interactions between the nonionic surfactant and polyacrylamide studied by light scattering and viscometry, Polymer, 40, s. 5741–5749.
Narayanan, R., Schwabe, D., 2003. Interfacial fluid dynamic and transport processes, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-642-07362-5.
Netz, R., Andelman, D., 2003. Neutral and charged polymers at interfaces, Physics Reports, 380, s. 1–95.
Osada, Y., Gong, J., 1998. Soft and wet materials: polymer gels, Advanced Materials, vol.
10(11), s. 827–837.
Paatero, E., Sjöblom, J., 1990. Phase behaviour in metal extraction systems, Hydrometallurgy, 25, s. 231–256.
Paul, N., Schrader, P., Enders, S., Kraume, M., 2014. Effects of phase behaviour on mass transfer in micellar liquid/liquid systems, Chemical Engineering Science, vol. 115, s. 148–
156.
Parvizi, S., Alamdari, E., Hashemabadi, S., Kayousi, M., Sattari, A., 2016. Investigating factors affecting on the efficiency of dynamic mixers, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, vol. 37, nro 5, s. 342–368.
Philip, J., Gnanaprakash, G., Jayakumar, T., Kalyanasundaram, P., Raj, B., 2003. Three distinct scenarios under polymer, surfactant and colloidal interaction, Macromolecules, 36, s. 9230–9236.
Pillai, J., 1997. Flocculants and coagulants: the keys to water and waste management in aggregate production, Reprint R-680, Nalco Company.
Porasso, R., Benegas, J., van den Hoop, A., 1999. Chemical and electrostatic association of various metal ions by poly(acrylic acid) and poly(methacrylic acid) as studied by potentiometry, Journal of Physical Chemistry B, 103(13), s. 2361–2365.
Porasso, R., Benegas, J., van den Hoop, A., Paoletti, S., 2000. Analysis of potentiometric titrations of heterogeneous natural polyelectrolytes in terms of counterion condensation theory: application to hymic acid, Biophysical Chemistry, 86, s. 59–69.
Preston, J., 1982. Solvent extraction of cobalt and nickel by organophosphorous acids I.
Comparison of phosphoric, phosphonic and phosphonic acid systems. Hydrometallurgy, 9, s. 115.
Reddy, B., Rao, S., Park, K., 2009. Solvent extraction separation and recovery of cobalt and nickel from sulphate medium using mixtures of TOPS99 and TIBPS extractants, Minerals Engineering, 22, s. 500–505.
Reid, R., Prausnitz, J., Poling, B., 1987. The properties of liquids and gases, 4th edition, McGraw-Hill Inc., s. 441–455.
Rulison, C., 2002. Kinetics of adsorption for hydrophobically modified poly(acryl acids) at cyclohexane/water interfaces, Water soluble polymers: solution properties and applications, Kluwer Academic Publishers, ISBN 0-306-46915-4.
Sharipova, A., Aidarova, S., Mutaliyeva, B., Babayev, A., Issayeva, A., Madybekova, G., Grigoriev, D., Miller, R., 2017. The use of polymers and surfactants for the microencapsulation and emulsion stabilization, Colloids Interfaces, vol. 1, nro. 1.
Stahl, G., Schulz, D., 1988. Water-soluble polymers for petroleum recover, Proceedings of a National Meeting of the ACS: Polymers in Enhanced Oil Recovery and the Recovery of Other Natural Resources, syyskuu 7–12, Anaheim, California.
Sowwan, M., Makharza, S., Sultan, W., Ghabboun, J., Teir, M., Dweik, H., 2011. Analysis, characterization and some properties of polyacrylamide-Ni(II) complexes, International Journal of the Physical Sciences, Vol. 6(27), s. 6280–6285.
Srinivasan, A., Viraraghavan, T., Ng, K., 2012. Coalescence/Filtration of an Oil-inWater Emulsion in an Immobolized Mucor rouxii Biomass Bed, Separation Science and Technology, vol. 47, s. 2241–2249.
Thalberg, K., Lindman, B., Karlstroem, G., 1991. Phase behavior of systems of cationic surfactant and anionic polyelectrolyte: influence of surfactant chain length and polyelectrolyte molecular weight, Journal of Physical Chemistry, 95(8), s. 3370–3376.
Tomida, T., Hamaguchi, K., Tunashima, S., Katoh, M., Masuda, S., 2001. Binding properties of a water-soluble chelating polymer with divalent metal ions measured by ultrafiltration, poly(acrylic acid), Industrial & Engineering Chemistry Research, vol 40, s. 3557–3562.
Voisin, D., Vincent, B., 2003. Flocculation in mixtures of cationic polyelectrolytes and anionic surfactants, Advances in Colloid and Interface Science, 106, s. 1–22.
Wang, Y., Banerjee, S., 2009. Cyclodextrins modify the properties of cationic polyacrylamides, Journal of Colloid and Interface Science, 339, s. 325–329.
Wy, S., Shanks, R., Bryant, G., 2005. Properties of hydrophobically modified polyacrylamide with low molecular weight and interaction with surfactant in aqueous solution, Journal of Applied Polymer Science, vol. 100, nro. 6, s. 4348–4360.
Ye, Q., Zhang, Z., Jia, H., He, W., Ge, X., 2002. Formation of monodisperse polyacrylamide particles by radiation-induced disperdion polymerization: particle size and size distribution, Journal of Colloid and Interface Science, 253, s. 279–284.
Yokoi, H., Kawata, S., Iwaizumi, M., 1986. Interaction modes between heavy metal ions and water-soluble polymers. 2. Spectroscopic and magnetic re-examination of the aqueous solutions of cupric ions and poly(acrylic acid), Journal of the American Chemical Society, 108(12), s. 3361–3365.
Yu, F., Fu, R., Xie, Y., Chen , W., 2015. Isolation and characterization of polyacrylamide-degrading bacteria from dewatered sludge, International Journal of Environmental Research and Public Health, 12, s. 4214 – 4230.
LIITTEET
LIITE I Viskositeettimittaukset LIITE II Selkeytymisaikakokeet
LIITE III Koboltin uuton vesifaasin analyysitulokset
LIITE IV Polymeerien ja metallien pitoisuuden vaikutus uuton tasapainoon LIITE V Koboltin uuttautumisen kinetiikka
LIITE I 1(1) Viskositeettimittaukset, eri polyakryyliamidityyppien vesiliuokset
Taulukko I. Neutraalin, anionisen ja kationisen polyakryyliamidin vesiliuosten viskositeetit sekä tiheydet 50 °C:ssa.
LIITE II 1(9) Selkeytymisaikakokeet väkevälle nikkelisulfaattiliuokselle (cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l) ja laimealle nikkelisulfaattiliuokselle (cNi = 3 g/l, cCo = 0,03 g/l), mittaustulokset
Taulukko I. Tuloksissa käytettyjen lyhenteiden merkitykset.
RL Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l.
RL2 Uuton syöttöliuos, cNi = 3 g/l, cCo = 0,03 g/l.
N25 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Neutraalin polymeerin pitoisuus 25 ppm liuoksessa
N100 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Neutraalin polymeerin pitoisuus 100 ppm liuoksessa
A10 Uuton syöttöliuos, cNi = 3 g/l, cCo = 0,03 g/l. Anionisen polymeerin pitoisuus 10 ppm liuoksessa
A25 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Anionisen polymeerin pitoisuus 25 ppm liuoksessa
A100 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Anionisen polymeerin pitoisuus 100 ppm liuoksessa
A200 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Anionisen polymeerin pitoisuus 200 ppm liuoksessa
K25 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Kationisen polymeerin pitoisuus 25 ppm liuoksessa
K100 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Kationisen polymeerin pitoisuus 100 ppm liuoksessa
S25 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Tertiäärisen polymeeriseoksen yhteispitoisuus 25 ppm
S100 Uuton syöttöliuos, cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l. Tertiäärisen polymeeriseoksen yhteispitoisuus 100 ppm.
LIITE II 2(9) Taulukko II. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustulokset.
PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/L, T = 50 °C, A/O = 1. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
Vesifaasin ollessa jatkuva
RL N25 N100 A25 A100
h, [cm] t, [s] t, [s] t, [s] t, [s] t, [s]
1,2 8,04 8,94 9,60 8,90 9,58
1,9 14,10 14,78 15,78 15,04 15,12
2,5 19,00 20,14 21,12 20,14 20,04
3 24,84 26,38 27,34 26,16 25,26
3,9 33,34 36,30 37,42 35,80 34,94
4,3 36,00 38,88 41,42 38,74 38,02
4,9 46,12 49,28 52,82 49,06 47,54
5,5 58,10 61,22 66,52 59,48 58,80
5,8 72,50 79,30 81,68 76,14 73,18
S25 S100 K25 K100
h, [cm] t, [s] t, [s] t, [s] h, [cm] t, [s]
1,2 7,70 8,82 8,10 1,2 7,86
1,9 13,86 14,46 13,52 1,9 12,30
2,5 18,74 19,16 18,40 2,5 16,48
3 23,80 25,38 24,54 3 20,96
3,9 33,68 32,04 33,50 3,9 28,46
4,3 36,62 35,24 36,10 4,3 30,90
4,9 48,36 44,06 46,88 4,9 40,36
5,5 61,92 54,10 59,84 5,5 51,52
5,8 80,84 68,72 75,22 6,1 74,18
LIITE II 3(9) Taulukko III. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustulokset.
PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/L, T = 50 °C, A/O = 1. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
Orgaanisen faasin ollessa jatkuva
RL N25 N100 A25 A100
h, [cm] t, [s] t, [s] t, [s] t, [s] t, [s]
1,2 9,20 9,96 14,03 8,34 11,04
1,9 12,40 13,12 17,42 10,92 13,84
2,5 14,70 15,44 20,20 13,06 16,14
3 17,12 17,66 22,82 15,92 18,58
3,9 20,36 24,16 28,20 21,88 24,00
4,3 21,94 27,64 29,94 24,58 26,50
4,9 25,60 31,88 33,56 29,08 31,24
5,5 28,56 36,90 37,72 33,00 35,74
5,8 30,54 40,22 41,24 36,74 39,64
S25 S100 K25 K100
h, [cm] t, [s] t, [s] t, [s] h, [cm] t, [s]
1,2 9,14 12,92 14,08 1,2 19,34
1,9 12,36 16,24 17,28 1,9 23,04
2,5 14,36 18,98 20,60 2,5 26,68
3 15,88 21,48 23,86 3 29,82
3,9 22,16 27,48 29,68 3,9 36,04
4,3 26,10 30,22 32,28 4,3 37,76
4,9 30,58 34,32 36,34 4,9 41,14
5,5 35,00 39,04 40,64 5,5 45,02
5,8 39,20 43,66 44,32 6,1 50,98
LIITE II 4(9) Taulukko IV. Laimean nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustulokset sekä vesi- että orgaanisen faasin ollessa jatkuva. PLS: cNi = 3 g/l, cCo = 0,03 g/l, T = 50 °C, A/O = 1. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-%
Cyanex 272.
Vesifaasin ollessa jatkuva Orgaanisen faasin ollessa jatkuva
RL2 A10 RL2 A10
h, [cm] t, [s] h, [cm] t, [s] h, [cm] t, [s] h, [cm] t, [s]
1,2 12,44 1,2 13,08 1,2 25,14 1,2 23,90
1,9 19,96 1,9 21,54 1,9 30,92 1,9 29,56
2,5 25,32 2,5 28,58 2,5 35,72 2,5 34,74
3 32,10 3 35,16 3 40,48 3 40,50
3,9 43,00 3,9 43,80 3,9 48,20 3,9 56,64
4,3 45,56 4,3 52,44 4,3 51,08 4,3 61,92
4,9 54,96 4,9 63,96 4,9 56,94 4,9 71,48
5,5 65,32 5,5 77,12 5,5 65,54 5,5 79,86
5,8 100,70 6,1 100,42 5,8 75,72 6,1 85,62
LIITE II 5(9) Selkeytymisaikakokeet laimealle ja väkevälle nikkelisulfaattiliuokselle (cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l) ja laimealle nikkelisulfaattiliuokselle (cNi = 3 g/l, cCo = 0,03 g/l), kuvaajat, suoran sovitukset ja niiden yhtälöt
Kuva 1. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustuloksiin liittyvät kuvaajat, suoran sovitukset ja niiden yhtälöt liuoksille a) RL, b) N25, c) N100, d) A25 ja e) A100. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
LIITE II 6(9)
Kuva 2. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustuloksiin liittyvät kuvaajat, suoran sovitukset ja niiden yhtälöt liuoksille a) K25, b) K100, c) S25 ja d) S100. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
LIITE II 7(9)
Kuva 3. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustuloksiin liittyvät kuvaajat, suoran sovitukset ja niiden yhtälöt liuoksille a) RL, b) N25, c) N100, d) A25 ja e) A100. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, orgaaninen faasi jatkuva. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-%
Cyanex 272.
LIITE II 8(9)
Kuva 4. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustuloksiin liittyvät kuvaajat, suoran sovitukset ja niiden yhtälöt liuoksille a) K25, b) K100, c) S25 ja d) S100. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, orgaaninen faasi jatkuva. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
LIITE II 9(9)
Kuva 5. Laimean nikkelisulfaattiliuoksen selkeytymisaikakokeiden mittaustuloksiin liittyvät kuvaajat, suoran sovitukset ja niiden yhtälöt liuoksille a) RL2 ja b) A10 vesifaasin ollessa jatkuva ja c) RL2 ja d) A10 orgaanisen faasin ollessa jatkuva. PLS: cNi = 3 g/l, cCo = 0,03 g/l, T = 50 °C, A/O = 1. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
LIITE III 1(2) Koboltin uuton vesifaasin analyysitulokset
Taulukko I. Uuton vesifaasin koboltin analysointitulokset eri pH:issa. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272. Näytteet oli laimennettu 1:2 000 ICP-analyyseja varten.
LIITE III 2(2) Taulukko II. Uuton vesifaasin koboltin analysointitulokset eri pH:issa. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272. Näytteet oli laimennettu 1:2 000 ICP-analyyseja varten.
LIITE IV 1(5) Polymeerien ja metallien pitoisuuden vaikutus uuton tasapainoon, mittauspöytäkirja ja analyysitulokset
Taulukko I. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen uuton tasapaino. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
RL
LIITE IV 2(5)
Taulukko II. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen uuton tasapaino. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
N100
LIITE IV 3(5)
Taulukko III. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen uuton tasapaino PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
S100
LIITE IV 4(5) Taulukko IV. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen uuton tasapaino. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
A50K50
LIITE IV 5(5)
Taulukko V. Väkevän nikkelisulfaattiliuoksen uuton tasapaino. PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C. Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
N50K50
Vesifaasi Orgaaninen faasi
Takaisinuutto
Analyysi-tulos(ICP)
[mg/l] Cv [g/l]
mH2SO4
[g]
morg
[g] A/O
Analyysi-tulos(ICP)
[mg/l] Corg [g/l]
0,036 0,072 9,43 0,32 18,60 0,285 0,570
0,021 0,041 9,39 0,28 21,11 0,208 0,416
0,017 0,034 9,39 0,31 19,00 0,194 0,388
0,013 0,027 9,39 0,30 19,69 0,138 0,275
0,012 0,023 9,38 0,32 18,15 0,107 0,214
0,007 0,013 9,38 0,32 18,15 0,069 0,138
0,003 0,005 9,38 0,32 18,41 0,022 0,044
0,002 0,003 9,38 0,32 18,42 0,012 0,024
0,001 0,002 9,39 0,31 18,84 0,005 0,009
0,000 0,001 9,39 0,31 18,88 0,002 0,004
LIITE V 1(3) Koboltin uuttautumisen kinetiikka, analyysitulokset
Vesifaasin näytteet oli laimennettu 1:2 000 koboltin analysoimiseksi ICP-MS:llä.
Taulukko I. Koboltin uuttautumisen kinetiikka käytettäessä väkevää nikellisulfaattiliuosta.
PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva.
Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
A100 A200
LIITE V 2(3) Taulukko II. Koboltin uuttautumisen kinetiikka käytettäessä väkevää nikellisulfaattiliuosta.
PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva.
Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
N100 S100
LIITE V 3(3) Taulukko III. Koboltin uuttautumisen kinetiikka käytettäessä väkevää nikellisulfaattiliuosta.
PLS: cNi = 100 g/l, cCo = 1 g/l, T = 50 °C, A/O = 1, vesifaasi jatkuva.
Orgaaninen faasi koostuu iso-oktaanista + 25 til-% Cyanex 272.
NK
Aika Analyysitulos(ICP) Cv E
[min] [ppm] [g/l] [-]
0,0 504,105 1,01 0
0,2 129,316 0,26 0,74
0,3 12,210 0,02 0,98
0,5 6,656 0,01 0,99
0,7 10,964 0,02 0,98
1,0 6,481 0,01 0,99
2,0 6,551 0,01 0,99
3,0 6,306 0,01 0,99
5,0 5,384 0,01 0,99
10,0 6,221 0,01 0,99
15,0 7,883 0,02 0,98
20,0 10,827 0,02 0,98