液膜分離磷酸溶液中金屬鎂離子的研究.pdf

1、液膜分離技術(shù)首創(chuàng)于19世紀(jì)60年代，其主要特征是將萃取過(guò)程及反萃取過(guò)程在同一反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)進(jìn)行。該技術(shù)簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，強(qiáng)化傳質(zhì)效果，在廢水處理、濕法冶金、石油化工、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。 世界礦產(chǎn)資源正面臨貧化的威脅，綜合利用在礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)過(guò)程中日趨重要，提高礦產(chǎn)資源綜合開(kāi)發(fā)和回收利用率技術(shù)也是迫在眉睫。在濕法化學(xué)工藝中，用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液使礦石中的有用成分溶解后，需要用適當(dāng)?shù)妮腿?duì)其中的稀少物質(zhì)進(jìn)行分離，萃取劑大都

2、是復(fù)雜有機(jī)化合物。本課題嘗試將液膜分離這一新技術(shù)應(yīng)用于濕法化學(xué)工藝中金屬離子的分離和富集。希望通過(guò)采用新方法，實(shí)現(xiàn)濕法磷酸中的金屬離子的富集與二次回收利用，又能使磷酸獲得凈化，達(dá)到相關(guān)工業(yè)要求。 本課題針對(duì)磷礦濕法浸取中的分離對(duì)象金屬離子的分離和富集，選取含有磺酸基團(tuán)的陰離子表面活性劑AOT-S作為萃取劑或液膜流動(dòng)載體。使用AOT-S作流動(dòng)載體的相關(guān)研究在文獻(xiàn)上尚未見(jiàn)報(bào)道。 本文使用AOT-S作萃取劑，研究其在不同金屬鎂

3、離子雜質(zhì)含量下磷酸溶液中的萃取能力。試驗(yàn)結(jié)果表明，由于磺酸基團(tuán)在酸性條件下的離子交換性，AOT-S可以有效的分離磷酸溶液中的金屬鎂離子；分離效果隨著AOT-S用量的增加而增大。由于AOT-S具有表面活性，在鎂離子的濃度低于0.4mol／L時(shí)，在萃取實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了微乳化現(xiàn)象。 確定AOT-S的萃取性能后，將其作為流動(dòng)載體制備乳化液膜，對(duì)磷酸中鎂雜質(zhì)的分離作了進(jìn)一步研究。液膜專(zhuān)用表面活性劑采用N205，內(nèi)水反萃相為HCl溶液，膜穩(wěn)定劑

4、為液體石蠟。試驗(yàn)中對(duì)液膜的工藝條件進(jìn)行系統(tǒng)的篩選，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和分析表明，本實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi)得出液膜制取的最佳配比為，AOT-S：N205:液體石蠟=1:0.6:1，油內(nèi)比Roi=1:1，乳水比REW=1:2。 針對(duì)AOT-S在萃取實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的微乳化現(xiàn)象，本文對(duì)本系統(tǒng)中微乳現(xiàn)象的變化進(jìn)行了較深入地研究。通過(guò)對(duì)微乳液結(jié)構(gòu)理論R比的討論，定性地分析了鎂離子對(duì)陰離子表面活性劑AOT-S一煤油一含鎂磷酸體系形成微乳液的Winsor I型

5、、WinsorII型、WinsorlII型微乳體系影響和相互轉(zhuǎn)化的條件，并繪制了鎂離子濃度[Mg2+1]從0.5mol／l_，到0.9mol／l_，的AOT-S／煤油一煤油-含鎂磷酸在f25.0±0.1)℃時(shí)的擬三元相圖。通過(guò)相圖分析，揭示了AOT-S、煤油、含鎂磷酸各自不同含量時(shí)對(duì)微乳液體系中各種Winsor型相區(qū)的形成和相互轉(zhuǎn)換的影響。采用熱力學(xué)分析的方法，計(jì)算出形成Winsor I型微乳體系的鎂離子從磷酸相進(jìn)入微乳液界面相的標(biāo)準(zhǔn)吉