微乳液萃取金属锗的研究

摘要

微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、油相、内水相组成的各向、同性的透明或半透明的热力学稳定的体系。微乳液滴的粒径一般在10-200nm之间，它具有超低的界面张力。由于微乳液特殊的性能，它在很多方面都有广泛的应用。在本文中，将会研究微乳液在萃取金属锗方面的应用。
　　 文中我们选择了阴离子表面活性剂AOT、助表面活性剂正丁醇、正庚烷以及硫酸钠溶液来制备微乳液。通过绘制不同AOT微乳体系的拟三元相图，对比研究了加入正丁醇前后、加入酸化的N235前后微乳体系的结构变化。发现加入正丁醇后微乳体系的拟三元相图变简单，少了液固共存区，说明正丁醇的加入能使微乳体系更加稳定；而加入酸化的N235后，微乳体系的单相区(WIV)变的很小，用于萃取的WII区域变大，这说明酸化的N235加入后，微乳体系更加稳定，且更加适用于金属的萃取。通过测量不同AOT微乳体系的电导率随着内水相加入的变化情况，对比研究了加入酸化的N235前后微乳体系电导率的变化。研究发现加入N235后，微乳体系的电导率大大降低，这可能是因为酸化的N235黏度比较大，不利于微乳液中电荷的传递。
　　 在对微乳体系的结构研究的基础上，制备了稳定的不含萃取剂N235的微乳体系，使用这些微乳液来萃取金属锗。首先使用了AOT/正丁醇/正庚烷/水体系来萃取金属锗，研究发现该体系在萃取过程中易发生破乳，只有加入大量正丁醇，且使料液保持高的pH值才能使萃取体系保持稳定，然而通过改变实验条件及实验体系，发现该体系的萃取率最高只能达到63.5％。接下来使用了AOT/油酸钠/正庚烷/正丁醇/HC1体系来萃取金属锗，该体系的稳定性依然不高，需要加入很多助表面活性剂，然而其萃取率比上个体系有所提高，最高能达到71.4％。研究了不加入萃取剂的微乳体系对金属锗的萃取后，发现该体系稳定性不好，且萃取率不能达到很高。
　　 为了提高微乳液对金属锗的萃取率，向体系中引入了萃取剂N235，这是一种胺类萃取剂，使用前需要用一定浓度的硫酸进行酸化，且需要再料液中加入酒石酸。该萃取体系为AOT/正丁醇/N235/正庚烷/硫酸钠溶液，研究发现加入酸化的N235后，微乳体系的稳定性大大提高，不需要加入过多的助表面活性剂，且萃取率也能达到很高的值。通过研究萃取过程中萃取平衡时间、R比、内水相浓度、助表面活性剂浓度、料液中酒石酸浓度、料液pH值以及萃取温度对锗的萃取率的影响，确定了该微乳体系用于萃取金属锗的最佳条件。该体系与其他萃取锗的体系对比有很多优点，如使用萃取剂对金属锗进行萃取时，需要锗料液具有很强的酸度，而该微乳体系对料液的pH值的要求范围很广，在1-13之间，都能保持较高的萃取率，且该体系很稳定，不会出现破乳、内水相泄露等情况。