液膜法處理含鎳廢水的最佳條件試驗
摘要：國內外有人用SPAN-80作表面活性劑、P204為載體來分離回收鎳，已取得一定的成效。本文采用新型表面活性劑L113B，以TBP為載體，民用煤油作膜溶劑，1.0mol/L的氨水為內相解析試劑制成的液膜對含鎳水進行處理，取得了明顯效果，同時也顯示出L113B是一種應用前景良好的表面活性劑。
1分離機理
乳化液膜是高度分散的油包水型體系，內相試劑的分散是靠表面活性劑的作用。當表面活性劑在油水界面上吸附時，由于其不同的集團，油相容易發生形變，將水油包結起來形成乳白色的液膜。
鎳在酸性水溶液中主要以〔Ｎi(Ｈ2Ｏ)4〕2+形式存在。由于其在油相中溶解度的限制，難以直接透過液膜擴散到內相水溶液中去。但在液膜中加入流動載體TBP時，它可以迅速與水合鎳離子發生作用，形成大的絡合物，促使它們在油相中溶解，通過液膜后實現濃縮回收。
［Ni(H2O)4］2++mTBP→[Ni(TBP)m(H2O)4]2+
[Ni(TBP)m(H2O)4]2++4NH3·H2O→[Ni(NH3)4]2++mTBP+8H2O
萃取濃縮后，改變pH或用高壓靜電破乳使油水分離，得到高濃度的含鎳溶液，油相可循環使用，流程如圖1所示。
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2 試驗部分
2.1試劑與儀器
L113B(聚雙丁二酰亞胺)，TBP(磷酸三丁脂)AR，金屬鎳99.99%，氯化鎳AR，氨水AR，煤油(民用)。
WFX-1A型原子吸收分光光度計；PHS-3C數字式酸度計；高壓靜電破乳器(自制)。
2.2制乳
將表面活性劑L113B、溶劑煤油、流動載體TBP按一定的比例混合，加入1.0mol/L的氨水作為解析試劑，在制乳器中進行高速攪拌(轉速＞2000r/min)10～20min，得到白色穩定的乳狀液膜。
2.3分離
將含Ni2+100mg/L的配水調節pH值為4.70左右，加上一定量上述乳狀液，在分離器中以300r/min的速度攪拌30min、靜止15min后乳狀液與水分層，最后測定水中殘留Ni2＋含量。
2.4破乳
分離后的乳狀液用高壓靜電法破乳，使內相水溶液與油相分離，油相返回制乳器循環使用，水相中的Ni2+回收利用。
2.5Ni2+濃度的測定
用WFX-1A型原子吸收分光光度計測定處理后水中殘留Ni2+濃度，以便確定最佳分離條件。
3結果與討論
3.1酸度的影響
實驗結果表明：pH在4.0左右提取率(ER)最高，可達92%；當pH＞3.0時提取率均在92%以上。外相液酸性太強(pH＜3.0)，膜易發生溶脹，穩定性差，容易破裂；當pH＞3.0時，液膜穩定性很好；pH在4.0左右，溶脹率最小。
3.2油內比與載體含量的影響
油相與內相解析氨水的比例關系直接影響分離效果，當油內比Roi為1.75時提取率最高，如圖2。
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油相中TBP含量高時，液膜容易發生溶脹而使提取效果降低；TBP含量過低時分離速度降低；只有當TBP在油相中體積百分比為6.8%時提取率最高，而且膜穩定性好，如圖3。
3.3表面活性劑用量的影響
乳狀液中表面活性劑含量過大時，因其在油水界面排列不規則，提取率下降；當表面活性劑含量較大時，提取率高但膜過于穩定而不宜破乳；當其含量太少時，液膜不穩定易發生破裂。試驗結果表明L113B的含量為1.8%時效果最佳。
3.4外相水與乳狀液比的影響
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由表1看出，試驗中外相水與乳狀液體積比在20∶1、15∶1、12.5∶1時提取率(ER)均在92%以上，當水乳比為10∶1時，提取率達96%。
3.5破乳與回收
采用加濃鹽酸改變pH法破乳，對循環使用油相制成的液膜有一定的影響。試驗用自行制作的高壓靜電器破乳，破乳率可達96%，并且設備簡單，易于實用。測定表明，回收率可達86.4%。
4結論
①以L113B-TBP-煤油組成的液膜體系，用于處理低濃度(100mg/L以下)含鎳廢水，工藝簡單、分離速度快、提取率可達96%以上，可以滿足處理和回收的要求。
②對于含鎳濃度為100mg/L左右的酸性廢水，液膜體系的最佳配比為：
煤油∶L113B∶TBP=91.4∶1.8∶6.8(體積比)
油相∶內相水溶液=1.75∶1(體積比)
外相水∶乳狀液=10∶1(體積比)
③液膜經連續反復運行7次，未發現性能有明顯變化。
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