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本文以磷酸二(2-乙基己基)酯(D2EHPA)、磷酸三丁酯(TBP)和十二胺(RNH<,2>)为萃取剂,研究了溶剂萃取法萃取分离制革污泥淋滤液中的Cr<3+>与Fe<3+>的工艺条件,并对磷酸二(2-乙基己基)酯(D2EHPA)萃取Fe<3+>的萃合物形态进行了详细分析。
以D2EHPA、TBP、RNH<,2>为萃取剂,煤油为稀释剂的萃取体系,考察了模拟废水体系中萃取剂浓度、溶液pH值、溶液中阴离子种类对萃取平衡的影响。结果表明,以TBP和D2EHPA为萃取剂萃取分离Cr<3+>与Fe<3+>时,由于TBP的加入降低了D2EHPA的有效浓度,使Fe<3+>的萃取率随之降低。在pH=2.2时,采用5%D2EHPA-煤油萃取体系,Fe<3+>的萃取率达到99%,可有效分离Fe和Cr。在此基础上考察了HCl、H<,2>SO<,4>和NaOH等多种反萃剂对Fe<3+>反萃的效果,结果表明,以TBP和D2EHPA为负载有机相时,TBP阻碍了萃取物分子和反萃剂的接触,也同时降低了Fe<3+>反萃率。最终确定的反萃工艺条件为:采用5 mol/L的盐酸作为反萃剂反萃以5%D2EHPA-煤油负载有机相,20min时的反萃率可以达到90%左右。
在确定D2EHPA萃取分离Fe和Cr工艺条件的基础上,应用配位化学理论并结合MINTEQ程序,讨论了D2EHPA浓度、溶液的pH、NO<,3><->、Cl<->和SO<,4><2->的浓度对萃合物结构的影响,获得了D2EHPA萃取Fe<3+>的萃合物结构。结果表明,在NO<,3><->介质中,萃合物的结构为FeA<,3>(HA)<,3>。在低Cl<->浓度的介质中,萃合物的结构为FeA<,3>(HA)<,2>《H<,2>O),而高Cl<->浓度的介质中,萃合物的结构为FeClA<,2>(HA)<,3>。在SO<,4><2->浓度的介质中,萃合物的结构为FeSO<,4>A(HA)<,2>(H<,2>O)<,2>和Fe<,2>SO<,4>(OH)<,2>A(HA)<,2>。
上述工艺用于实际污泥淋滤液时,产生了絮状物。为消除絮状物的产生,选择了以RNH<,2>为萃取剂,正辛醇为改良剂,煤油为稀释剂的萃取体系,综合考察了萃取过程中的各种影响因素。萃取和反萃取条件分别为:在pH=2左右,采用10%RNH<,3>Cl-10%正辛醇.正己烷萃取体系,Fe<3+>的萃取率达到99%;以1mol/L的盐酸作为反萃剂反萃负载有机相,单级反萃率可以达到90%左右。破乳条件为: 80℃,NaCl的浓度15g/L,两相在10min即可分层。
通过对D2EHPA和RNH<,2>的萃取效果的对比,得出D2EHPA和RNH<,2>萃取分离金属离子的适宜条件:(1)D2EHPA萃取金属离子的浓度范围广,可以作为萃取较低浓度的萃取剂;但是,反萃取相对较难,需要高浓度的盐酸进行反萃,而且萃取与反萃过程的间隔时间也有要求。(2)RNH<,3>Cl可以有效地从Cl<->浓度很高的水溶液中萃取分离低浓度金属离子。但是,金属离子浓度较高时,采用RNH<,3>Cl作为萃取剂容易产生乳化,需要破乳。反萃取非常容易,用水或者稀盐酸就可以反萃出金属。