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萃取法从含锌废水中回收锌的技术及机理研究

唐娟  
【摘要】: 随着含锌废水排放量的增加,每日流失的锌造成资源的大量浪费,因此从含锌废水中有效回收锌的研究对促进二次资源的综合利用具有重要的现实意义。在众多回收方法中,溶剂萃取法不仅具有平衡速度快、处理能力大、金属回收率高、试剂耗量少、设备简单、易实现自动控制等优点,而且可有效分离杂质离子,尤其是对后续电积直接产生影响的Fe~(2+)、Cl~-等离子,具有较好的分离效果。本文针对含锌量为30~40g/L,杂质多且含量高的工业废水,采用溶剂萃取的方法,对锌的分离与富集进行了系统的研究,并在此基础上研究了锌溶剂萃取的机理。 锌萃取的研究结果表明:在P204作为锌萃取剂,磺化煤油作稀释剂的条件下,可以有效的达到锌的分离。在萃取体系中添加中和剂可大大强化锌的萃取过程,在其它条件相同的情况下,锌的萃取率提高20个百分点。在相同中和剂用量下,锌的萃取率随萃取剂浓度和相比O/A的提高而提高。当萃取剂浓度为30%、相比O/A为60:40、中和剂用量为20g/L、萃取时间20分钟、搅拌速度1000rpm、静置分层3分钟时,锌的单级萃取率达到99.6%以上。Cd~(2+)、Mn~(2+)、Cu~(2+)等阳离子杂质的存在对锌萃取影响不大,而Fe~(2+)对锌萃取有一定影响,但通过提高萃取剂浓度和相比O/A等措施加以弥补。阴离子杂质Cl~-在低浓度(500mg/L)下不会对锌萃取产生影响,但当浓度达到1000mg/L时,锌萃取率下降,当Cl~-浓度增大到1500mg/L时,锌萃取率显著下降。 反萃的研究结果表明:在反萃体系酸度为7.6%(摩尔分数)、O/A为60:40、搅拌速度1000rpm、反萃时间20分钟和分相时间15~20分钟的条件下,经5级错流反萃,反萃后水相的Zn~(2+)浓度可达到150g/L以上。通过萃取和反萃过程,可有效去除各种杂质离子。Fe~(2+)和Cl~-相对去除率高达99.9%,其它杂质的相对去除率也达93~97%。因此,溶剂萃取实现了锌和杂质离子的有效分离,制备出了锌浓度高、杂质含量低的优质锌电解液。 锌萃取过程机理研究表明:萃取剂浓度增大,锌的最大饱和容量增大,且锌的最大饱和容量与有机相中萃取剂浓度成线性关系。中和剂的加入可以大大提高锌的萃取率,但不影响锌的最大饱和容量。P204萃锌体系中存在ZnA_2,ZnA_2·HA,ZnA_2·2HA三种配合物,其反应式为: “乳化”现象的形成与以下因素有关:有机相中P204浓度、固体微粒的量和Zn~(2+)浓度等;锌萃和物的形成,致使界面张力下降;中和剂的加入,导致部分P204发生水解而破坏了P204的结构;锌的沉淀物的生成,是第三相引起乳化的诱因。乳化物主要由锌的萃合物和锌的沉淀物组成。


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