1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。【推薦】綜述乳狀液膜法處理含鎳廢水的原理與研究現(xiàn)狀【推薦】綜述乳狀液膜法處理含鎳廢水的原理與研究現(xiàn)狀綜述乳狀液膜法處理含鎳廢水的原理與研究現(xiàn)狀四川有色金屬SichuanNOilferrousMetals?43?綜述乳狀液膜法處理含鎳廢水的原理與研究現(xiàn)狀張利文,黃萬撫(南方冶金學院環(huán)境與建筑分院,江西贛州341000)【摘要】液膜分離技術(shù)自發(fā)明以來由于其高效,快速,選擇性強已得到極大的發(fā)展.利用乳狀液膜法處理含鎳廢水在經(jīng)濟性,技術(shù)可行性方面具有很好的前景,本文綜述了-LaR液膜處理含鎳廢水的原理,工藝,與

2、研究現(xiàn)狀.【關(guān)鍵詞】乳狀液膜;含鎳廢水SummauyorPrincileandActualityofApplyingEmulsionLiquidMembranetoTreatEffluentincludingNickelZhangLiwen,HuangWanfu(DepartmentofEnvironmentandArchitecture,Thesoutherninstitutemetallurgy,GanzhouJiangxi,341000)AbstractBecauseofitsefficienct,fastnessandselectivity,theEmulsionLiquidMenbr

3、ane(ELM)technologyhashadagreatdevelopment.ThetreatmentofeffluentincludingnickelusingELMhasagoodperspectiveineconomicsandtechnologyfeasibility.Thisarticlefollowingexpoundstheprinciple,technologicalprocessandpresentconditionoftheELMtechnology.KeywordEmulsionLiquidMembrane;Effluentincludingnickel1概要液膜分

4、離技術(shù)是由美籍華人N.N.Li在1968年正式提出的L1J,具有簡單,快速,高效,選擇性好,經(jīng)濟節(jié)能的多用途的特點,主要用于回收稀溶液中的有用物質(zhì)或除去廢水中的污染物質(zhì)如無機重金屬離子,有機弱酸弱堿等物質(zhì)_2J.乳狀液膜體系是利用表面活性劑將互不相溶的兩液相制成乳液,然后將乳液分散在被處理的液相中而得到的多相體系.鎳及其化合物用于冶金,機器制造,陶瓷和玻璃工業(yè),用于制造有機化學工業(yè)中的觸媒.雖然鎳的毒性不大,但很多權(quán)威人士都認為它是一種收摘日期:2o021015作者簡介:張利文,男(1976一),在讀碩士,主要從事液膜水處理的研究.?44?2004年第1期致癌物質(zhì),對于這個問題必須引起重視3.

5、現(xiàn)有的含鎳廢水處理技術(shù)主要有以下幾種J:1.1沉淀法利用石灰或氫氧化鈉控制pH值,使Ni以Ni(OH)2的形式沉淀下來,再進行固液分離以去處之.但由于藥劑用量大,固液分離存在的問題及可想而知的二次污染,使該法不得不加以改進方能應(yīng)用.丘常芳等人利用硫鐵礦處理含鎳廢水較有新意-5J,達到以廢治廢的目的.1.2離子交換法該法可回收鎳,但對于處理混合金屬廢水,由于技術(shù)與經(jīng)濟原因不太理想.同時鎳氰廢水將永久性地玷污離子交換樹脂,而大部分電鍍廢水都含有CN,極大的限制了它的應(yīng)用.1.3蒸發(fā)回收法是用于濃度較大的含鎳廢水,對于低濃度含鎳廢水由于高的投資與運行費用使其喪失吸引力.1.4反滲透法該法是目前最具競

6、爭力的處理含鎳廢水的方法.用于處理接近中性的含鎳溶液,而且還可回收鎳化合物.但其操作過程中的能耗與一次性投資費用較大.1.5其他方法包括電滲析法,電解法,無機膜法J,活性污泥法,活性炭吸附法,載體浮選法【8J等.液膜法由于其高透過性,選擇性,以及良好的經(jīng)濟效益而在處理含鎳廢水方面具有很好的應(yīng)用前景.2液膜法處理含鎳廢水的原理2.1乳狀液膜的構(gòu)造:圖1乳狀液膜的構(gòu)造乳狀液膜由表面活性劑,流動載體,膜溶劑及助溶劑等構(gòu)成.外水相為被處理廢水,通常加酸或堿以調(diào)節(jié)pH值.內(nèi)水相被包封于液膜內(nèi),包含有高酸性物質(zhì)(如HCL,H2S04,HNO3等),以卸載流動載體傳輸來的Ni,使Ni不能返回外水相,同時H可

7、重新生成流動載體從而實現(xiàn)載體的循環(huán)使用.提取作用主要通過流動載體的運輸加以實現(xiàn).2.1.1Ni2離子遷移機理:以P204(二(2一乙基已基)磷酸)作流動載體為例,整個遷移過程分為以下幾個步驟:(1)外相溶液中Ni和H擴散到乳狀液的表面上;(2)在W/O乳狀液滴的外相界面上Ni與配位體HR發(fā)生配位反應(yīng),生成配合物;(3)配合物與配位體同時擴散通過空隙的油膜相;(4)在膜相與內(nèi)相界面上,配合物遇到內(nèi)相的H發(fā)生化學反應(yīng)(反萃),Ni進入內(nèi)相,配位體遷移到W/O液滴表面,從而實現(xiàn)流動載體的運載功能;其間發(fā)生如下化學反應(yīng):水一油界面發(fā)生的化學反應(yīng):Ni2+2HR-NiR2+2H內(nèi)水相內(nèi)的化學反應(yīng):NiR

8、2十2H一Ni+2HR圖2離子遷移機理2.2.2液膜法處理含鎳廢水的工藝流程:內(nèi)相溶劑含鎳廢水回收鎳圖3液膜法處理含鎳廢水流程圖四川有色金屬SichuanNonferrousMetais?45?3液膜法處理含鎳廢水的現(xiàn)狀液膜法提取鎳除卻制乳,接觸分離,破乳等乳狀液膜工藝普遍存在的問題之外,研究者主要致力于以下幾個方面:3.1化學藥劑(包括表面活性劑,流動載體,膜溶劑,內(nèi)水相)的選擇3.1.1表面活性劑的選擇通常使用Span80作為表面活性劑,但劉裴文_1oJ等人認為新型表面活性劑Lll3B(聚雙丁二酰亞胺)更為適用.3.1.2流動載體的選擇目前許多人使用P204(二(2一乙基已基)磷酸),P5

9、07(2一乙基已基一乙基已基磷酸)作為流動載體.KATSUSHI_1lJ實驗證明以DOLPA與LIX63協(xié)同提取鎳要優(yōu)于P204與LIX63協(xié)同作為流動載體提取鎳.劉裴文10等人使用TBP(磷酸二脂)為流動載體處理低濃度(100mg/1以下)含鎳廢水,效果也很好.3.1.3內(nèi)水相的選擇P.S.Kulkarni等【J進行了甲磺酸,鹽酸,硫酸,硝酸等作為內(nèi)水相的反萃劑的比較實驗,結(jié)果表明甲磺酸作為內(nèi)水相反萃劑效果較好.3.1.4膜溶劑的選擇不同的膜溶劑,由于其粘度不同將導致液膜破損率的不同.P.S.Kulkami等【J比較了十二烷,甲苯,庚烷,二甲苯四種不同的膜溶劑,認為十二烷最佳,具有最高的穩(wěn)定

10、性與最低的溶脹率.3.2最佳工藝條件的確定3.2.1最佳pH值的確定KulkarniE13J等實驗證明液膜提取鎳,Span80一P204一十二烷一甲磺酸體系,外水相最佳pH值應(yīng)控制在等于或低于4.同時,國內(nèi)劉裴文等_10也證明pH在4.0左右提取率最高.3.2.2油內(nèi)比與載體含量的影響:由于所選擇流動載體均比較昂貴因此在不降低遷移率的情況下應(yīng)盡量減少流動載體的用量.何宗健等人以P507為流動載體時,證明最佳體積含量為6%為宜.3.2.3乳水比的確定乳水比直接影響提取效果,以Span80-P204一煤油一硫酸體系為例,普遍認為乳液與外水相體積比1:10為宜.3.2.4攪拌速度的確定攪拌速度包括提

11、取攪拌速度與制乳攪拌速度.過高的提取攪拌速度導致液滴溶脹破裂使提取率下降,而過低又將導致傳質(zhì)動力下降.制乳攪拌速度則決定液滴的大小,影響傳質(zhì)表面積的大小.制乳攪拌速度取200-250轉(zhuǎn)/分鐘為宜.3.2.5溫度的影響溫度太高溶脹率增加,且使分配比減小,萃取效率下降.而溫度太底則分子運動減慢也將影響傳質(zhì)分離效率.最佳提取溫度應(yīng)視不同的提取體系與被提取物試驗而定_操作時間(制乳時間,液膜提取時間,水乳接觸分離時間)的影響制乳時間越長,分散狀態(tài)越均勻,越細,液膜越穩(wěn)定.合適的放置時間可增加液膜的穩(wěn)定性,張瑞華_1J在分離鈾的液膜工藝中考察發(fā)現(xiàn),5小時為宜.水乳接觸分離時間也不可過長,否

12、則溶脹引起的破裂又將導致外水相濃度的增加.3.2.7配位效應(yīng)的影響配位效應(yīng)影響膜的穩(wěn)定性同時改變了液膜提取的動力學模型.楊春芬等人lJ在Span80-P204一煤油一硫酸(0.5N)的液膜體系中加入有機配體甲酸鈉,乙酸鈉,水楊酸鈉,琥珀酸鈉及混合配體SCN+AC,CL+AC時都可使Ni提取率大大增加.4液膜處理含鎳廢水的發(fā)展與研究方向液膜處理含鎳廢水應(yīng)集中于以下兩個方面的研究:1,針對鎳的流動載體的尋找或通過其他方式的反應(yīng)合成新型的流動載體,使得提取效率最高,溶脹率最低,液膜最穩(wěn)定.2,設(shè)備的改進與工藝條件的優(yōu)化,包括制乳,分離與破乳設(shè)備的改進,以及各種工藝條件的優(yōu)化與匹配.?46?2004年

13、第1期參考文獻【1】LiNN.uSPatent.3,410,794(1968)【2】Li.N.N,Cahn,R.P,Savage,D.W,Ger.often.2,434,590(1975)【3】蘇只M格魯什科.工業(yè)污水中的有毒金屬及其無機化合物M.北京:科學出版社,197941汪大暈,徐新華,宋爽.工業(yè)廢水中專項污染物處理手冊M北京:化學工業(yè)出版社,2000【5】丘常芳,戴文龍.硫鐵礦處理含鎳廢水研究.J.工業(yè)水處理.1995,15(5):1416.【6MillmamWandRheller."SomesuccessfulApplicationsofElectrodialysis&qu

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