论文部分内容阅读
稀散金属铟In(Ⅲ)在通讯、计算机、航天、能源及医药卫生等领域具有广泛应用,对现代科技发展具有十分重要的价值。但其仅以杂质形式存在于锌、铅等金属矿石中,且在这些金属的冶炼过程中,大部分铟会进入废渣或废水中,造成资源浪费和环境污染。目前,一些金属冶炼过程中大多采用传统溶剂萃取法来分离In(Ⅲ),该方法虽具有生产成本低、反应速度快、富集效果好等优势,但是该方法往往存在萃取剂消耗量大、反应器占地面积大、有机相易乳化造成损失等问题。因此,本文利用一种传质效率高、速率快、无二次污染、稳定性高且操作简单的新型分离技术-支撑液膜(SLM)技术,进行从模拟的冶金酸性浸出液中回收富集稀散金属In(Ⅲ)的研究。
首先,采用溶剂萃取法,利用离子液体[BMIM][PF6]分别作萃取剂和溶剂(磷酸二异辛酯(P204)为萃取剂),对模拟酸性铟渣浸出液中的In(Ⅲ)进行萃取分离。结果表明,单独采用[BMIM][PF6]为萃取剂对In(Ⅲ)的萃取能力很低,仅为2.1%。向[BMIM][PF6]内加入14.5%(体积含量)传统萃取剂P204后,萃取率提升至100%。然而,两种反萃体系对In(Ⅲ)的反萃均受到限制,最高反萃率仅达20.8%。此外,采用传统有机萃取体系(P204溶解于磺化煤油)进行的萃取实验结果表明,通过控制原液酸度至pH低于1.0,可排除原液中Fe(Ⅲ)对In(Ⅲ)的萃取干扰。
此外,将实验室自制的疏水/亲水PVDF中空纤维微孔膜分别浇铸成萃取和超滤组件,利用新型的支撑液膜萃取-超滤(SLM-UF)耦合工艺系统,对In(Ⅲ)的提取过程进行了实验研究。研究确定了该系统中UF组件管程的最优油水混合相流速为0.10m/s,萃取组件壳程和管程的最优流速分别为0.044m/s和0.11m/s。其后考察了组件装填密度与放置方式、料液初始浓度、油水混合相体积等条件对In(Ⅲ)的回收率的影响。结果表明,在萃取组件水平倾斜30°角放置,In(Ⅲ)初始浓度为1.0g/L,混合相体积4L,装填密度为35%的条件下,In(Ⅲ)的萃取率为97.0%,总提取率88.0%。在In(Ⅲ)的富集浓缩研究中进行了三次连续的富集,结果表明SLM-UF耦合系统的稳定性良好,In(Ⅲ)富集因子为2.53,总回收率为为84.3%。