液膜分离磷酸溶液中金属镁离子的研究

摘要

液膜分离技术首创于19世纪60年代，其主要特征是将萃取过程及反萃取过程在同一反应系统内同时进行。该技术简化了工艺过程，强化传质效果，在废水处理、湿法冶金、石油化工、生物医药等领域都有广阔的应用前景。 世界矿产资源正面临贫化的威胁，综合利用在矿产开发过程中日趋重要，提高矿产资源综合开发和回收利用率技术也是迫在眉睫。在湿法化学工艺中，用强酸或强碱溶液使矿石中的有用成分溶解后，需要用适当的萃取剂对其中的稀少物质进行分离，萃取剂大都是复杂有机化合物。本课题尝试将液膜分离这一新技术应用于湿法化学工艺中金属离子的分离和富集。希望通过采用新方法，实现湿法磷酸中的金属离子的富集与二次回收利用，又能使磷酸获得净化，达到相关工业要求。 本课题针对磷矿湿法浸取中的分离对象金属离子的分离和富集，选取含有磺酸基团的阴离子表面活性剂AOT-S作为萃取剂或液膜流动载体。使用AOT-S作流动载体的相关研究在文献上尚未见报道。 本文使用AOT-S作萃取剂，研究其在不同金属镁离子杂质含量下磷酸溶液中的萃取能力。试验结果表明，由于磺酸基团在酸性条件下的离子交换性，AOT-S可以有效的分离磷酸溶液中的金属镁离子；分离效果随着AOT-S用量的增加而增大。由于AOT-S具有表面活性，在镁离子的浓度低于0.4mol／L时，在萃取实验中出现了微乳化现象。 确定AOT-S的萃取性能后，将其作为流动载体制备乳化液膜，对磷酸中镁杂质的分离作了进一步研究。液膜专用表面活性剂采用N205，内水反萃相为HCl溶液，膜稳定剂为液体石蜡。试验中对液膜的工艺条件进行系统的筛选，实验数据的处理和分析表明，本实验研究范围内得出液膜制取的最佳配比为，AOT-S：N205:液体石蜡=1:0.6:1，油内比Roi=1:1，乳水比REW=1:2。 针对AOT-S在萃取实验中出现的微乳化现象，本文对本系统中微乳现象的变化进行了较深入地研究。通过对微乳液结构理论R比的讨论，定性地分析了镁离子对阴离子表面活性剂AOT-S一煤油一含镁磷酸体系形成微乳液的Winsor I型、WinsorII型、WinsorlII型微乳体系影响和相互转化的条件，并绘制了镁离子浓度[Mg2+1]从0.5mol／l_，到0.9mol／l_，的AOT-S／煤油一煤油-含镁磷酸在f25.0±0.1)℃时的拟三元相图。通过相图分析，揭示了AOT-S、煤油、含镁磷酸各自不同含量时对微乳液体系中各种Winsor型相区的形成和相互转换的影响。采用热力学分析的方法，计算出形成Winsor I型微乳体系的镁离子从磷酸相进入微乳液界面相的标准吉布斯自由能，也解释了当镁离子浓度[Mg2+]< 0.4mol／L时体系形成Winsor I型微乳相的热力学转化点。

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

第二章流动载体的选择

第三章乳液液膜分离实验

第四章微乳体系研究

第五章结论

符号说明

参考文献

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致谢

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