[发明专利]一种快速分离富集重金属离子的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种重金属离子镉富集分离的方法，具体是一种通过模糊预测技术利用PEG6000-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系对重金属离子镉的分离富集的研究方法，使之重金属离子的镉快速的富集而分离，该法用于环境保护、环境监测等环保处理领域，效果较好。

背景技术

重金属离子的富集分离是环保处理领域里经常遇到的问题。但在分离过程由于一些参数是非常复杂的，难以控制，使得一些常规的分离与测定往往难以得到满意的结果。虽然一些新的灵敏显色剂的出现和计算光度法流动注射光度法的应用，将使重金属离子的分离与富集得到很快的发展，但仍无法长期、稳定地投入自动运行，严重制约了分离自动化水平的进一步提高。在各种先进控制策略中，模糊预测技术是目前很有应用潜力的一种。它采用多步预测、滚动优化和反馈校正等控制策略，因而控制效果好。本发明应用模糊预测技术确定重金属离子镉的分离过程中的一些参数，建立恰当方案快速富集分离镉。该方法投资少、金属离子回收率高、操作简单方便。

发明内容

本发明涉及一种针对重金属离子镉富集分离过程的一些参数是非常复杂的，难以控制的特点，使得一些常规的分离难以得到满意的结果。提出一种重金属离子镉富集分离的方法，提出了一种基于模糊控制的重金属离子镉富集分离的预测模型。利用PEG6000-(NH₄)₂SO₄-H₂O体系对重金属离子镉的分离富集的研究，即在一定的条件下，从所采集的数据中产生模拟专家知识的经验规则，建立干扰条件对微量镉的影响因素的映射关系。只要设定一组条件就可以通过这些规则对该分离过程进行预测。具体步骤：

在50ml的磨口比色管中，依次加入2.5ml0.1g/ml的碘化钾，浓度为5×10^-3mol/L的结晶紫溶液0.5ml，一定量的待测液，再加入30％的PEG6000溶液10ml，摇匀，加入缓冲溶液调节pH值，并用水稀释至25ml。然后加入5.0g的硫酸铵固体，振荡5分钟，静置，待分层后，将下层分相放入50ml比色管中，用水稀释至刻度测定锌含量。把上层PEG6000相另外移入50ml的比色管中，调节酸度，用水稀释至刻度。振荡摇匀，以1cm的比色皿，以相应的试剂空白为参比于590nm处测定，然后从工作曲线上查出相应的镉含量。

本发明方法的有益效果是，采用模糊预测技术进行重金属离子镉的富集分离可获得高效、稳定的控制效果。采用模糊预测技术使微量镉在很短时间内就可以确定萃取的方案，其富集程度可达100％，分离效率高，投资少、金属离子回收率高达100％、操作简单方便。适合于环境保护、环境监测等环保处理系统进行主动的预防和控制环境的污染。

实现本发明目的进一步描写：

重金属离子镉的分离富集过程往往具有较大的惯性和滞后，且是非线性和慢时变的。将预测控制能否成功应用于镉的分离富集过程控制的一个关键问题。采用模糊控制镉的分离富集条件的预测模型。即在试验的基础上，从所采集的数据中产生模拟专家知识的经验规则，建立酸度、显色剂用量、分相盐的用量对萃取率和镉测定的影响因素的映射关系。这样在试验范围内，只要设定一组对镉萃取率条件就可以通过这些规则对该分离和测定过程进行预测，从而简化相关的复杂试验。

当设E为条件部分的模糊变量，即H₂SO₄溶液的用量、显色剂结晶紫溶液用量、分相盐(NH₄)₂SO₄的用量、KI溶液的用量以及PEG6000的浓度；U对应结论部分的模糊变量，即重金属离子镉的萃取率。利用模糊控制技术，先确定输入、输出变量隶属度函数，从已有的试验数据中建立模糊控制规则库；最终通过反模糊化，预测出重金属离子镉的萃取率。

在试验范围内，获取了在结晶紫溶液用量0.5ml、分相盐(NH₄)₂SO₄的用量5g、KI溶液的用量2.5mL以及PEG6000的浓度为30％的条件下，进行重金属离子镉分离的最佳条件实验数据。利用模糊控制技术将输入、输出精确变量模糊化，建立模糊控制规则库，把二者的非线性和时变关系反映出来。这样，当设定一组数据时，通过这个模糊控制模型就可以将镉分离的最佳条件预测出来。最佳条件为：30％ PEG6000的10mL和(NH₄)₂SO₄ 5g、pH＝2.0、2.5ml 0.1g/ml的KI溶液、5×10^-3mol/L的结晶紫溶液0.5ml。实测值与预测值的相对误差介于-4～+4％之间，呈现出较好的吻合性。