液膜萃取法分离钨的研究

·技术开发· 诵 莫 辛 ， 乙’ ’ ’ 液膜 萃取 法 分 离 钨 的研 究 A 0F1眦 E鞠m ACI删 T啊 BY 日 胍几 哑F皿 I 肛，M EMBRANE 豫 oCI 1／ 1 引言 搿 0 ^oc町di,gto the nclple 0r separating kdlnj 0r emulsified liquid rae~brane．the m of tuagten wastewn盯 oaCaining sodium 仙rI 扭 啪 s~died．Factors affecting exlzae~m elfieietr：y{ tungsten wele studied and the stfi~ole 0pliHmn eaad~tions$~g-re found．The 解p ng dfieiency is safisfacto~ ． 根据乳化藏膜分离原理，对古有钨醴铺的料藏进行萃取分离钨作 了研究，考察 了各种固索 对提取卓的影响，从中找出比较台适的最佳 实验条件，分离效果 比较满意。 我国钨的蕴藏量十分丰富，居世界第一位．钨常 以正六价态的钨酸根形式存在。为 了音理利用我国 的钨资源，减少钨对水体的污染，本文从实验室的角 度研究探讨 了利用乳化液膜萃取分离技术分离钨的 工艺条件[ ～ ，从而得到较为理想的分离效果。 2 实验部分 2．1 主要药品与仪器装置 面活性剂 an一80(天律 市化学试剂三厂 )， 民用煤油(市售)．流动载体 三辛胺，协萃试剂 仲辛 酸 ，氨水，H2S ，Na2WO4，以上化 学试 剂 均为分 析 纯 。 721分光光度计(上海第三仪器厂)，pHS一2 酸度计(上 海雷磁仪器厂 ，上 海第 二分 析仪器 厂 )， SZG一20A 手持数字转速 表(沈 阳五 星五金 电器 厂)。 2．2 实验步骤 2 2 1 制各乳液 在制乳器 中将一定浓度的氨水滴加入具有一定 配比的 Span一80、三辛胺 、仲辛 醇的民用煤 油中，按 2500rpm高速搅拌条件下 ，经过 20min后制成油包水 (W／O)型的的乳状溶液。 2．2．2 液膜萃取 《化学工程师$1／1999(总第 70期) 将制得的 W／O型的乳状溶液按一定 的比例缓 慢加入含有 Na2WO4的料液中 ，在 3OO rpm慢速搅拌 下．使乳水充分接触而成为 W／O／W 型的萃取体系。 乳液 中 的流动 载 体在 膜 的 外部 界 面和 料液 中 的 wOj结合形成配合物而溶于有机相中，并能在膜 中扩散到达膜 内界 面。然后 ，被膜 内相的氨水溶液 反萃，释放出的wOj一保留在内相氨水溶液中，而解 配出来的流动载体又重新返回到膜外相界面和料液 中的w 一配音 ．流动载体 即循 环往 复地 传递着 w暖 。 2．2．3 澄清分离 经过一定时间后，停止搅拌 ，使之静置澄清。由 于乳液和料液 的相对密度不 同，溶 液静 置后使乳水 分层，从分层后的料液中取样分析 w暖一现有的浓 度 。 最后．将清水排 放，乳状液进入 下一步 进行破 乳。 2 2 4 破乳 将萃取后的乳液置人破乳器中进行高压静电破 乳，分离出内水相和油相。油相中主要成分是煤油， 可以继续进行分离使用。实验表 明，原煤油经过 5 次破乳后 ，重复制得的乳液 的萃取效果无 明显的降 低 ．这可以降低乳化液膜法 的成本。内水相 则是欲 分离出的富集的仲钨酸赣。 以上操作均为 25℃常温下进行。 ， 3 · 维普资讯 http://www.cqvip.com 3 实验结果与讨论 影响液膜法祛除金属 离子 的因素银 多Is-7。，如 废水中 pH值的大小、构成膜溶剂的主体试剂、表面 活性剂、萃取剂等的种类和浓度 的大小 、以及油内比 P．oi和乳水比Pew的比值的大小。本实验对上述诸 多影响因素进行 了研究探讨 ，进 而得出 比较理想的 实验结果。 3．1 膜溶剂的选择 液膜莘取要求膜溶剂在水 中的溶解度和挥发性 小 ，易于与各种表面活性剂、萃取剂等互 溶，与料 液 相有一定 的密度差 而易于分离．毒性小 ，挥发性较 低 ，具有一定 的粘度 ，这样可以维持液膜的机械强度 而不易破裂。国内使用较 多的是煤 油(或高级航空 煤油)和二甲苯等，本实验采用的是价廉毒性小的民 用煤油。 3．2 表面活性剂的浓度对萃取效果(％)的影响 一 般选用非离子型表面活性剂从水溶液中脱除 离子，这样有助于液膜的稳定 性。表面活性 剂浓度 直接影响到液膜的厚度、强度、选择性和液膜珠滴的 直径等，是决定乳状液膜分离技术 成败的关键 因素 之一。浓度过小，液膜不稳定，在萃取过 程 中，膜易 破裂；浓度过大 ，则膜相牯度增大，使 莘取剂与钨魏 根形成的配合 物在膜相 中扩散 速度减小 ．莘取速度 下降。本实验 采用 比较常用的 哪 =4 3的 Span一 80。经实验表 明，Span一80应 以 2 O％为宜(具体结 果见图 1)。 时 t(Bin) 圈t 表面活性剂浓度对萃取效果(％)的影响 3．3 酸化有机相的硫酸浓度对萃取效果(％)的影 响 三辛胺具有碱性 ，有机相若为碱性时 使表面活 性剂 Span一8o不稳定 而易水解 ，髟喃萃取效果。在 制备乳液前 ，用不同浓度的硫酸酸化溶有 表面活性 - 4 · 剂 、萃取剂 的有 机相，则对钨 的莘取率有明显的差 别 ，实验结果如图 2所示。从成本 和实验结果综合 考虑，以O 5rooL／LH2SO4酸化有机相比较适宜。 4：0j I：1 ．Omol／L H2~4 l = 5 = 1 = 0 = t~ = 20 25 图 2 酸化有机相的硫酸浓度 对萃取效果(％)的影响 3,4 滚动藏体的浓度 流动载体必须具备选择性好、膜通量大、能够提 高膜的强度 ，并且 不能 与表面活性剂 相互作用。本 实验是 以三辛胺(TNOA)作 为膜相的流动载体 ，实验 证明其浓度的大小对萃取率 的高低有较大的影 响。 若 TNOA浓度过小，钨酸根很难被莘取 ，从而降低传 递钨魏根 的能力 ，导致莘取率下 降。经实验 (见表 1)．TNOA应 以 2％ 为宜 。 裹 1 三辛胺 TNOA浓度对萃取效果c％)的髟响 3．5 料液 值对萃取效果(％)的影响 料液(即外水相 )pH的大小会 影响 到溶质 的迁 移速度和液膜的稳定 程度 J，特别 是对于有些高价 金属 离子在不 同的酸碱 介质中会有不 同的存在 形 式 ，可能会由于沉淀 、缔舍、缩台、配合 、氧化还原 等 而生成难 以解 离的物质 ，从 而可能会影响到被分 离 物的莘取效果 ；另一方面 ，料液中的酸度也可以作为 渗透物迁穆所需的能源；第三是它对液膜中的表面 活性剂性能产生的影响。例如，酸度过高，可使 Span 一 8o这种酯类加速水解致使液膜破裂而失效；第 四 是料液中的待莘物与流动载体 的络合反应 。根据我 们的实验结果(见表2)可知，料液的 pH值等于 2时 效果最佳。 《化学工程师}I／I~9(总第7口期) 一，l一哥鞋 糌 一l一联裁苷糌 维普资讯 http://www.cqvip.com 衰 2 料液 pH值对革取效果(％J的影响 3．6 内水相氨水浓度对萃取效果f％)的影响 液膜分离时，萃取和反萃取两者结台，内相解萃 ii日(氨水)的反革取作用可使膜上流动载体输送的溶 质浓度维持最低 ，一经 和氨水接触，立即解脱并 固定 在内水相中。因此，内水相 中氨水浓度对分离过程 有着不可忽视 的影响 ，它可 以涉及到膜内溶 {i嗥煤 油 和表面活性剂的耐碱性。由图 3实验数据可知 ．氨 水浓度以 1．0molA．为宜。 圈 3 内水相氨水浓度对萃取效果c％)的影响 3 7 油 内比 Roi的影响 油内比 Roi是制备乳蒗的关键 之一，这个 比例 涉及到膜的厚度，影响到膜的稳定性和溶质的渗透 速率。在同样 的操作条件 下，当 Roi变大时，所得液 膜度增加 ，机械强度增 加，不易破裂．但却会 使溶质 渗透速率降低并且破乳困难 ；反之，Roi变小，膜厚度 变薄 ，机械强度减弱 ，容易破损 。当然 ，也会使溶质的 渗透速率降低。经实验，可得油内比 Roi=1时，效 果最佳。具体数据见图 时问L(1i ra) 圈 4 油内比 Roi对萃取效果(％)的影响 3．8 乳水 比Rew对萃取效果 {％)的影响 《化学工程师}1／1<509(总第7o期) 乳水比 Rew 关 系到提眼 效 果和经 济效 益‘ 。 对于液膜分离过程来说 ，Rew愈大，则渗透过程的接 触面积愈大 ，可以加 速溶 质的分 离。但 是 ，与此 回 时，乳液耗量增加使分离成本提高。所以．Rew是液 膜分离过程的重要参数之一。其值的变化范围比较 大。总之应在保证商萃取率的前提下，尽可能的降 低 Rew的值，本实验经过验证，采用 P ew=1：5比 较适宜 4 结论 液膜法提取 金属钨属 于湿法冶金 ，该法使莘取 和反革取在 同一 工序 中进行 制得的乳化液 膜稳 定、污染小，所采用的表面活性剂用量少 。能耗低 ．设 备简单 ．具有许多其它方法无法替代的优点 ，是一种 具有广 阔前景的分离方法。 在室温条件下 ，实验室所进行 的模拟实验 中的 最佳工艺条 件是 料液 pH=2 0，cm =1 0moL／L， CH =O ．表 面活性 剂 一 浓度约 为 ~ soL 5moL／L Span 80 2％，流动载体的浓度约为 2％，油 内比 Roi=1，乳水 比 Rew=1：5，萃取效率 可达 99％，以上数 据可以作 为扩大实验依据。 参 考 文 献 I 瑞华编著 液膜分离技术 ．南昌：江西人民出版社，1984 2 蒋维 至 新兴传 质分离技术，北京：忆学工业 出版 扯． 1995 3 王学橙编著 胰分离技术厦其应用 ．北京：科学 出版社 ． 1994 4 魏振枢，郜 兰 ．周治安 乳化液膜分离技术在废水处理 中的应用 ，中州大学学报 ，1998，(1)：69—75 5 邵刚 液膜分 离技术 及其应用 ，膜 分离科学 与技 术， 1981，I(2)：57 6 陈立 丰等 液膜法脒电镀废水中铬的最佳条件和传质机 理，水处理技术，1993，I9(4)：187 7 魏振抠．袁 l萍，蒋元力 乳化聩胰{苦处理音铅废水舶工 艺及稳定性 ．化学研究，1998．9(2)：45—49 8 鲁 军 ，金锅标 ，朱红慧等．液膜萃取法处理有机磺酸型 工业废水，化工环保 1993．13(5)：259 9 曾耀军 乳状藏膜法从废水中提取郐硝基酚的研究，水 处理技术，1993．19(3)：124—128 作者单位：中州大学化工系(郑州)(4511005) 5 一 一料艇 糌 一t)眯蒜 糌 维普资讯 http://www.cqvip.com