【知識】乳狀液膜法處理稀土廢水

贛南具有豐富的稀土資源，其離子吸附型稀土礦儲量占世界第一。目前，贛南的大部分稀土分離廠對於稀土廢水都是直接排放，造成稀土資源極大浪費，同時，對環境有也造成嚴重污染。因此，如果能研發一種處理稀土廢水的工藝，將極大地促進我國稀土資源的綜合利用進程，大大改善環境污染。稀土廢水（C (Re2O3）＝115～200 mg/L)，由贛南某稀土分離廠提供。

液膜法因其高效、選擇性好、富集比高等優點，在濕法冶金、廢水處理等領域得到了廣泛應用。國內外在液膜法提取稀土等方面已進行過大量的研究：秦慶偉等研究了乳狀液膜富集稀土的研究，乳狀液膜法在提取分離稀土方面取得了比較好的效果。但對於乳狀液膜法處理稀土廢水的研究較少，因此，如果能研究出乳狀液膜法處理稀土廢水的工藝，將進一步提高稀土的利用率，加速我國稀土資源的綜合利用進程。

一、實驗部分

（一）試劑與儀器

主要試劑：膜流動載體Cyanex272，化學純；聚胺型表面活性劑N2O5、L113B；膜溶劑煤油，工業級；鹽酸、醋酸鈉，工業純。

主要儀器：數控恒速攪拌器、制乳裝置、破乳器、HI－8424型酸度計、722型分光光度計。

（二）實驗方法

本實驗採用的油相膜配方為：3%C272＋2％L113B＋N205(1∶1)＋磺化煤油。在實驗中，將膜油相與水相混合後，倒入制乳裝置中，然後高速攪拌（轉速大於10000r/min)，所制得乳白色液體，即為油包水型(W/O)乳狀液。然後將乳狀液與稀土廢水以一定的比例加入恒速攪拌混合器中，在250～300r／min的轉速下進行攪拌。待靜置分層後，將上層乳液轉移到破乳裝置中，採用脈衝高壓靜電法破乳。破乳後的油相返回制乳，然後從內水相中回收稀土。

二、結果與討論

（一）內相酸度對稀土提取率的影響

流動載體遷移稀土離子是遵循逆向傳質機理的，膜相兩側保持較高的H＋濃度差是保證Re3＋不斷遷移的先決條件，要保證這一濃度差，內水相必須有較高的H＋濃度。本實驗採用HCl作為內水相，內水相酸度對稀土提取率的影響如圖1所示（外相pH＝2.0；Roi＝3∶1；Rew＝1∶35；t＝10 min)。

圖1  內相酸度對稀土提取率的影響

由圖1可知，當內水相c(HCl)＜2mol/L時，稀土的提取率隨著酸度的增加而增加，這是因為膜相兩側的H＋濃度差不斷增大，稀土的傳質速度加快，因此稀土的提取率增加；酸度太大，則影響乳狀液膜的穩定性，膜破損增加，從而使稀土提取率下降。因此，內相酸度選2mol/L為宜。

（二）外相酸度對稀土提取率的影響

外水相酸度(pH)對稀土提取率的影響如圖2所示（c（HCl）＝2.0 mol/L；Roi＝3∶1；Rew＝1∶35；t＝10 min)由圖2可知，稀土提取率隨外水相pH的增加而增加。當外水相pH＝0.5～1.5時，稀土提取率增加的幅度比較明顯；當pH =1.5～2.0時，稀土的提取率達96.5％，進一步增加pH,稀土的提取率基本無變化。同時，隨著外水相pH的增大，液膜對其他雜質的提取也會增加，因此，外水相pH太大，不利於稀土與其他雜質的分離。由於草酸沉澱後的稀土廢水pH在1.5左右，經NaAc處理後的稀土廢水pH＝1.5～2.0，因此，外相酸度選pH＝2.0為宜。

圖2  外相酸度對稀土提取率的影響

（三）油內比對稀土提取率的影響

油內比(Roi)是指油相與內水相解析劑體積之比。Roi影響乳狀液膜結構和穩定性，同時對Re3＋的遷移速度也產生重要影響。油內比對稀土提取率的影響如圖3所示(c(HCl)＝2mol/L、外相pH＝2.0、Rew＝1∶35、t＝10 min)。

由圖3可知，當Roi＝3.0，1或2.5∶1時，稀土的提取率比較高，接近97％。當Roi過大時，液膜的黏度增大，傳質速率下降，稀土的提取率下降，且液膜黏度太大會造成破乳困難；當Roi過小時，液膜的黏度變小，傳質速度加快，但液膜的破損率會增大，從而導致稀土的提取率下降。

圖3  油內比（Roi）對稀土遷移率的影響

（四）乳水比對稀土提取率的影響

乳水比(Rew)是指乳狀液膜體系與外水相料液體積之比。Rew是反映液膜提取的重要經濟技術指標，在保證分離效果的前提下Rew越小越好。乳水比對稀土提取率的影響如圖4所示（C（HC1）＝2mol/L、外相pH＝2.0、Roi＝3∶1、t＝10min)。

圖4  乳水比（Rew）對稀土遷移率的影響

由圖4可見，稀土的提取率隨乳水比的減小而減少。當Rew＜l∶35時，稀土的提取率明顯下降，這是因為乳水比過小，乳狀液膜的穩定性下降，同時乳液與外水相的接觸面積減少。乳水比過大，則乳液消耗增大，成本增加，不符合經濟上的要求。因此，選乳水比Rew＝1∶35為宜。

（五）最優工藝條件下的驗證實驗

草酸沉澱後的稀土廢水酸度比較小，經NaAc溶液處理後，稀土廢水的pH＝1.5～2.0，然後在確定的最佳工藝條件下採用乳狀液膜對實際稀土廢水進行了處理驗證實驗。膜相：3％C272＋2%L113B＋N205(1∶1）＋煤油；內相c(HCI)＝2 mol/L；油內比Roi＝3∶1；乳水比Rew＝1∶35；提取時間t＝10min；溫度為室溫；攪拌轉速250～300 r/min。在該工藝條件下，稀土廢水經乳狀液膜一次間歇式處理後，稀土的提取率為96％左右，處理後稀土廢水中稀土濃度為6.7mg/L,可以達標排放。乳液經破乳後，內水相溶液中c(Re203）＝18.4 g/L;稀土的密集倍數在100以上。

三、結論

乳狀液膜法處理稀土廢水的最佳工藝條件：內相c(HC1)＝2mol/L、外水相pH＝1.5～2.0、油內比Roi＝3∶1，乳水比Rew＝1∶35。

採用乳狀液膜法處理稀土廢水是可行的，一次間歇式處理後，稀土的提取率為96％，廢水經處理後稀土濃度為6.7 mg/L,可以達到國家排放標準。


稀土供應商：中鎢線上科技有限公司
產品詳情查閱：http://www.chinatungsten.com
訂購電話：0592-5129696 傳真：0592-5129797
電子郵件：sales@chinatungsten.com
鎢新聞、價格手機網站，3G版：http://3g.chinatungsten.com
鎢新聞、價格手機網站，WML版：http://m.chinatungsten.com

• < 前一頁
• 下一個 >