【摘要】：鈷、鎳是重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備金屬,在工業(yè)中占據(jù)著重要的地位。由于物理化學(xué)性質(zhì)相似,在礦床中常共生、伴生,從溶液中進(jìn)行分離回收具有十分重要的意義。針對(duì)目前工業(yè)上常規(guī)溶劑萃取分離鈷鎳中存在的問題,結(jié)合微乳液膜萃取的高效、快速分離的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)克服高速剪切力下的破裂、溶脹、溶劑夾帶損失及再乳化等問題,增大傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)接觸面積,均化各處濃度,提出了微流體條件下的微乳液膜萃取分離鈷鎳的新技術(shù)。本文以鈷和鎳的硫酸鹽溶液為研究對(duì)象,在兩種微乳體系及兩種類型的微通道中采用P507進(jìn)行了萃取分離鈷(Ⅱ)、鎳(Ⅱ)的實(shí)驗(yàn)研究。首先研究了以P507-煤油-氫氧化鈉微乳體系從鈷、鎳的硫酸鹽溶液中萃取分離鈷鎳離子。在萃取劑P507的體積濃度為20%,NaOH濃度為3mol·l-1,乳水比1:1,外水相pH為5,萃取時(shí)間10分鐘的條件下鈷的萃取率可以達(dá)到90.18%,鎳的萃取率僅為10.52%,鈷鎳的分離系數(shù)最高可達(dá)到68。其次研究了以司班80-P507-煤油-氫氧化鈉微乳體系從鈷、鎳的硫酸鹽溶液中萃取分離鈷鎳離子。確定了最佳工藝條件,在此條件下鈷的萃取率高達(dá)82%,鎳的共萃率僅為4%,鈷鎳的分離系數(shù)最高可達(dá)90。添加司班80作為表面活性劑的微乳液體系有利于鈷鎳的萃取分離。再次設(shè)計(jì)了專用的“Y”型微流體芯片,實(shí)現(xiàn)了鈷的完全萃取。實(shí)驗(yàn)探究了微流體條件下鈷的最佳萃取條件:P507濃度為0.09mol·l-1,皂化率30%,兩相流速均為0.02ml·min-1,在此條件下鈷的萃取率為99.99%,體現(xiàn)了微流體萃取高效的優(yōu)點(diǎn)。最后設(shè)計(jì)了利用微通道管式反應(yīng)器以皂化的P507萃取劑來萃取和分離Co2+、Ni2+的研究。探索了萃取劑的體積濃度、皂化效率、兩相流動(dòng)速率等因素對(duì)鈷、鎳的萃取效率及其分離系數(shù)的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,在最好的工藝參數(shù)下,鈷的萃取率為81.71%,鎳的共萃率為4.3%,鈷鎳的分離系數(shù)為99.44,優(yōu)于平行條件下的常規(guī)萃取結(jié)果(68)。綜上所述,將微流體技術(shù)與微乳液膜技術(shù)相結(jié)合用于鈷鎳萃取分離的研究是可行的,為高效分離鈷鎳提供了綠色萃取的新技術(shù)原型。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TF81
【圖文】：

由于通道尺寸有不同，可根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)通道尺寸。本實(shí)驗(yàn)所使用的逡逑“Ｙ”型微通道如圖２．１，本芯片具有２個(gè)進(jìn)口和１個(gè)出口，通道的寬為３００逡逑ｐｍ，深為１００邋ｐｍ，通道總的長(zhǎng)度為１２．５ｃｍ，由兩個(gè)“Ｙ”型的微通道交叉后合逡逑塌Ｉ，：逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２．１邋（ａ）邋“Ｙ”型微流體芯片通道實(shí)物圖（ｂ）“Ｙ”型微流體芯片實(shí)驗(yàn)裝置圖逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋（ａ）邋Ｔｈｅ邋Ｙ－Ｔｉｐｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ邋ｃｈｉｐ逡逑（ｂ）Ｔｈｅ邋Ｙ－Ｔｉｐｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ邋ｃｈｉｐ邋ｉｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑并形成一個(gè)微通道，油、水兩相在在出口經(jīng)管線導(dǎo)出萃取液進(jìn)行樣品收集，然后逡逑進(jìn)行檢測(cè)。逡逑２．微通道管式反應(yīng)器逡逑本實(shí)驗(yàn)所采用的微通道管式反應(yīng)器是一形狀為“Ｔ”型的三通微反應(yīng)器，設(shè)備逡逑如圖２．２所示，具體的裝置圖見圖６．３。該設(shè)備直徑是ｌ＊１６ｍｍ，具有２個(gè)進(jìn)口逡逑和１個(gè)出口，有機(jī)相和水相經(jīng)管道由兩個(gè)入口分別進(jìn)入“Ｔ”型的三通內(nèi)，進(jìn)行逡逑混合，然后由另一個(gè)出口經(jīng)聚四氟乙烯管線流出，將管道的尾部接入分液漏斗中逡逑靜置分相

由于通道尺寸有不同，可根據(jù)自己需要設(shè)計(jì)通道尺寸。本實(shí)驗(yàn)所使用的逡逑“Ｙ”型微通道如圖２．１，本芯片具有２個(gè)進(jìn)口和１個(gè)出口，通道的寬為３００逡逑ｐｍ，深為１００邋ｐｍ，通道總的長(zhǎng)度為１２．５ｃｍ，由兩個(gè)“Ｙ”型的微通道交叉后合逡逑塌Ｉ，：逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖２．１邋（ａ）邋“Ｙ”型微流體芯片通道實(shí)物圖（ｂ）“Ｙ”型微流體芯片實(shí)驗(yàn)裝置圖逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋（ａ）邋Ｔｈｅ邋Ｙ－Ｔｉｐｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ邋ｃｈｉｐ逡逑（ｂ）Ｔｈｅ邋Ｙ－Ｔｉｐｅ邋ｃｈａｎｎｅｌ邋ｐｉｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ邋ｃｈｉｐ邋ｉｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ逡逑并形成一個(gè)微通道，油、水兩相在在出口經(jīng)管線導(dǎo)出萃取液進(jìn)行樣品收集，然后逡逑進(jìn)行檢測(cè)。逡逑２．微通道管式反應(yīng)器逡逑本實(shí)驗(yàn)所采用的微通道管式反應(yīng)器是一形狀為“Ｔ”型的三通微反應(yīng)器，設(shè)備逡逑如圖２．２所示，具體的裝置圖見圖６．３。該設(shè)備直徑是ｌ＊１６ｍｍ，具有２個(gè)進(jìn)口逡逑和１個(gè)出口，有機(jī)相和水相經(jīng)管道由兩個(gè)入口分別進(jìn)入“Ｔ”型的三通內(nèi)，進(jìn)行逡逑混合，然后由另一個(gè)出口經(jīng)聚四氟乙烯管線流出，將管道的尾部接入分液漏斗中逡逑靜置分相

乳水比是指外水相與微乳液的體積的比值。室溫下固定氫氧化鈉的濃度為逡逑Ｓｍｏｌ．ｌ－１，萃取劑Ｐ５Ｇ７的體積濃度為２０％，萃取時(shí)間為１０分鐘。探究不同的乳水逡逑比對(duì)鈷、鎳萃取率及分離系數(shù)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖３．３所示。逡逑１００邋邐邋１００逡逑９５邋－逡逑９０邋－邐－逡逑８５邋－逡逑８０邋－邐－邐８０逡逑７５邋：逡逑７０邋－邐－逡逑６５邋－逡逑６０邋－邋．邋，邋－邋６０逡逑＾邋５５邋－邐—鈷邐壀逡逑Ｍ－邋５０邋：邐－．．．．．？鎳一邐陡逡逑Ｓ邋Ｈ邐分離系數(shù)邐棲：逡逑撕ｇ邋「邐＿邐４０念逡逑３０邋－邐－逡逑２５邋－邐、、、▲—邋—邐▲逡逑２0邋－邐．？邋邐—邐▲邋－邋２０逡逑１５邋－邐、、S緬五義希保板澹危蟆�？．？＿逦邋？辶x希擋峰梧徨義

本文編號(hào)：2804961