[发明专利]一种利用离子液体强化传质回收废水中铜和镍的液膜萃取方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，特别涉及一种利用离子液体强化传质回 收废水中铜和镍的液膜萃取方法。

背景技术

铜镍作为工业生产中常用的金属材料广泛应用于各行各业。由于铜镍物 理化学性质相近，两种金属经常在矿石中伴生，在湿法冶炼过程产生的废水 中会经常同时含有铜和镍金属离子。铜、镍离子都属于有毒重金属离子，大 量存在水体中会污染环境，进而危害人类健康。

目前含重金属离子废水的主要处理方法有化学沉淀、吸附、膜分离以及 溶剂萃取等方式。沉淀法会产生大量污泥，造成二次污染；吸附和膜分离技 术容易对吸附材料及膜造成污染，成本较高；溶剂萃取技术应用相对较多， 但由于萃取剂和反萃剂用量较大，尤其萃取剂的流失以及反萃效率较低成为 制约溶剂萃取技术发展应用的瓶颈。

为了克服溶剂萃取的上述缺点，将萃取剂和反萃剂制成乳状液膜的萃取 技术逐渐发展起来。液膜萃取具有比表面积大，萃取和反萃同步完成，萃取 效率高等优点，已被广泛应用废水处理中。但对金属离子的萃取多局限于单 种金属离子的萃取，尤其针对铜镍两种金属离子进行分步液膜萃取回收的研 究及技术未见报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用离子液 体强化传质回收废水中铜和镍的液膜萃取方法，分别利用铜、镍离子萃取剂 和反萃剂，添加膜助剂、膜溶剂及表面活性剂，选用适当的离子液体作为强 化传质介质，将按比例配置好的原料液在高速搅拌下制得乳状液膜萃取剂， 先回收废水中的铜，然后回收镍。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种利用离子液体强化传质回收废水中铜和镍的液膜萃取方法，在铜离 子萃取剂和反萃剂中，添加相应的表面活性剂、膜助剂、膜溶剂以及离子液 体为添加剂，在高速搅拌下制成乳状液膜一，利用其萃取分离废水中的铜；

然后在镍离子萃取剂和反萃剂中，添加相应的表面活性剂、膜助剂、膜 溶剂以及离子液体为添加剂，在高速搅拌下制成乳状液膜二，利用其萃取回 收废水中的镍。

所述铜离子萃取剂和反萃剂中加入的离子液体为[C₄mim]Cl，镍离子萃取 剂和反萃剂中加入的离子液体为[C₄mim][PF₆]。

所述铜离子萃取剂为P507，反萃剂为硫酸溶液；所述镍离子萃取剂为 TBP，反萃剂为氢氧化钠溶液。

所述铜离子萃取剂和反萃剂中，以及镍离子萃取剂和反萃剂中，所加的 表面活性剂均为Span80，膜助剂均为液体石蜡，膜溶剂均为煤油。

所述乳状液膜一中各组份含量为：

P507体积浓度5％；内水相H₂SO₄浓度3.0mol/L；Span80体积浓度5％； [C₄mim]Cl体积浓度0.03％；液体石蜡体积浓度1％；油内比为1:1；

所述乳状液膜二中各组份含量为：

TBP体积浓度4％；内水相NaOH浓度0.5mol/L，Span80体积浓度5.0％； 液体石蜡体积浓度1％；[C₄mim][PF₆]体积浓度0.03％；油内比为1:1。

所述乳状液膜一和乳状液膜二的制备过程中，制乳转速均为3500r/min， 制乳时间均为10min，相比均为1∶3，所述铜和镍的萃取过程中，萃取转速 均为300r/min，萃取时间均为10min。

与现有技术相比，本发明分别利用P507和TBP为铜、镍离子萃取剂， 以硫酸和氢氧化钠为反萃剂，添加适量的膜助剂和膜溶剂，选用适当的离子 液体作为强化传质介质，将按一定比例配置好的原料液在高速搅拌下制得乳 状液膜萃取剂；利用离子液体的盐析效应和水合作用特性，离子液体配合有 机萃取剂，以中性复合以及阴阳离子交换等方式加快金属离子配合物的形成 以及传输速率，提高萃取效率。实验证明，对铜离子的萃取效率高达98％以 上，对镍离子的萃取率99％以上。

本发明亦可根据需萃取分离物质的不同，选取相应的萃取剂和离子液体， 对其他金属离子以及纺织、印染等生物难降解有机废水进行萃取处理。

附图说明

图1为本发明中离子液体强化传质回收废水中铜和镍的液膜萃取过程示 意图。