乳化液膜法分离富集硫酸盐溶液中钴镍的实验与理论研究

摘要

工业废水中通常含有大量的重金属离子，因其本身的污染特性给环境所带来的巨大危害而受到社会与国家的高度重视与关注。但是，传统的废水处理技术花费高，过程繁杂且废水较难地得到有效的治理，因此，开发出一种经济节约型以及环境友好型的废水处理技术势在必行。液膜分离技术是一种新型的分离富集技术，由于其分离效果好、传质速率快、选择性强以及试剂用量少等优点从而被广泛的运用在工业废水重金属离子的处理研究。本文采用乳化液膜法对硫酸盐溶液中的钴离子和镍离子进行分离研究。乳状液膜主要由溶剂（正庚烷）、表面活性剂（Span80)、载体（Cyanex272，P272）、膜添加剂（液体石蜡）和内水相（硫酸）组成。由于钴、镍在理化性质上的相似性，将其进行分离的工艺是湿法冶金中较困难的工艺操作之一。目前，钴镍分离主要采用的分离方法包括有化学沉淀法和溶剂萃取法。化学沉淀法主要适用于钴镍化合物存在溶度积差异的情况，但化学沉淀法的主要问题是：钴产品（钴渣）中的镍含量较高，产品纯度低，常需进一步的深度处理和提纯。相比较来说，溶剂萃取比化学沉淀法具有一定的优越性，更加能够满足工业需求。
　　本文采用乳化液膜法对钴镍进行分离处理，同时研究了乳化液膜的成分体积比、搅拌速度、载体浓度以及内外相体积比对钴镍萃取分离的影响。通过建立数学模型，深入地解释了乳化液膜的传质机理，同时也能够通过数学模型轻松地了解硫酸盐溶液中离子浓度随时间的变化。通过本文的研究，可以得到钴镍分离的最佳分离条件：φ(P272)=5.0％(V/V)，φ(Span80)=5.0%(V/V)，转速为400转/分，外水相与内水相体积比为20(V/V)，搅拌时间1200s。在此工艺条件下，钴离子的迁移率达到98.0%，而镍离子的迁移率只有9.0%，钴、镍的分离度达到11倍左右,从而实现了钴离子和镍离子的有效分离。在对镍采用乳化液膜法单独萃取时，其最佳的分离条件：φ(PC88A)=6%(V/V)，φ(Span80)=5.0%(V/V)，转速为400转/分，外水相与内水相体积比为16(V/V)，搅拌时间为900s。在此工艺条件下，镍离子的迁移率达到99.98%，满足工业废水的排放要求。本实验研究过程中所取得的各个工艺参数望今后能够成为工业试验的依据和参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 文献综述

1.1 钴的概述

1.2 镍的概述

1.3 钴镍分离技术现状

1.4 液膜分离技术概述

1.5 本文的研究目的与主要内容

第2章 实验部分

2.1 实验仪器及试剂

2.2 实验操作步骤

2.3 分析测试与计算（数据处理）方法

第3章 乳化液膜分离钴镍的研究

3.1 乳化液膜分离钴镍的数学模型方法

3.2 实验操作方法

3.3 单因素实验结果与讨论

3.4 实验小结

第4章 乳化液膜法分离富集镍

4.1 实验操作方法

4.2 单因素实验结果与讨论

4.3 实验小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附 录A 数学模型公式中各参数含义

科研成果