[发明专利]电透析协同微乳液萃取回收金属的方法及其装置

说明书

本发明公开了一种电透析协同微乳液萃取回收金属的装置，其包含正极槽、原料槽、萃取槽、收集槽及负极槽，并依照以上顺序依序排列，并依序分别以第一阴离子交换膜、第一阳离子交换膜、第二阳离子交换膜及第二阴离子交换膜彼此区隔。使用该装置回收有价金属的方法，包含施加电压至正极槽、负极槽上，而使原料槽中的多种金属离子穿过第一阳离子交换膜到达萃取槽，以分别与萃取槽中形成微乳液的硫氰酸铵溶液与油相萃取剂结合，达到纯化多种金属离子的目的。

技术领域

本发明涉及一种回收金属的方法及其装置，特别是涉及一种应用电透析协同微乳液萃取回收金属的方法及其装置。

背景技术

由于钴与镍的价格持续高涨，使钴与镍金属的回收受到广大重视，特别是如何提升钴镍回收纯度的问题成为其中最重要的技术。由于钴镍金属的化学性质十分相近，在矿床中常有共生或伴生的现象，例如在各种钴废渣中常带有镍，同样在各种特殊合金、电池材料或催化剂中，也经常同时含有钴与镍，而其中又以钴的需求更高，而产量也日益枯竭，因此分离钴与镍且提高纯度是十分重要的课题。在目前分离纯化技术中，大部分是采用沉淀法和溶剂萃取法。

就沉淀法而言，在钴镍金属回收中，尤其是锂电池的金属回收流程中，会产生钴镍浓度大致相当的溶液，而在沉淀的过程中发生共沉淀而无法完全分离。相较之下，溶剂萃取法由于具有高选择性、高回收率、流程简单、操作连续化和易于实现自动化等优点，已成为工业上钴镍分离的主要方法。

在溶剂萃取技术中，硫酸盐溶液系统中的镍钴萃取分离技术已经趋近成熟，在工业上得到广泛的应用。另一方面氯盐系统中有着镍钴萃取分离系数高，用水即可反萃钙、镁，且不随钴萃取发生共萃且氯化物溶液金属浓度高，技术流程中循环流量小等特点。然而，该方法的限制在于溶液中氯离子的浓度高，设备的腐蚀性严重，操作、控制较困难等原因，所以相对于硫酸盐系统，采用氯盐系统进行镍钴萃取分离还无法达到广泛应用的程度。

因此，目前已有提出利用电透析进行萃取的方法，由于电场和离子交换膜的加入，可以提高萃取设备的混合金属分离效率。其中用于萃取过程的电场的主要作用，是将直流电场加到萃取系统中受到离子交换膜区隔的槽液之间，能提高离子扩散速率，从而达到提高混合金属的分离效率。

典型的电透析萃取设备为U形管式间歇电透析萃取设备，实验时，将互不相溶的油/水两相置于U型管的两端，将正负电极分别加到两相中的电极。另一种间歇式电泳萃取设备是用微孔膜将腔室分为正电极室、负电极室和油/水分离室，在两相电极空间用一定pH值的缓冲液循环，以确保证油/水分离室pH值的梯度，不会因电极反应而有较大的变化。然而，两者的金属分离效率皆远低于传统的溶剂萃取程序，无法有效分离混合金属离子，需要6～12级的连续逆流萃取始能有一定程度的分离效果。

因此，以上现有技术并无法实际提高回收金属的纯度，且过程繁杂费时，无法有效率的分离。有鉴于此，本发明的发明人研究、思索并设计一种电透析协同微乳液萃取回收金属的方法及其装置，以针对现有技术的缺陷加以改善，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明的目的就是要提供一种可有效从溶液中分离多种金属离子的萃取方法及其装置，并使其可应用于工业上进行大量分离。

基于上述目的，本发明提供一种电透析协同微乳液萃取回收金属的装置，其包含正极槽、原料槽、萃取槽、收集槽以及负极槽。正极槽，其用于容置电极液；原料槽，其用于容置含有第一金属离子和第二金属离子的水相溶液；萃取槽，其用于容置包含硫氰酸铵(NH₄SCN)溶液、十六烷基三甲基溴化胺(CTMAB)、以及油相萃取剂混合而成的微乳液，其中油相萃取剂对第一金属离子的结合力小于硫氰酸铵溶液对第一金属离子的结合力；收集槽，其用于容置可溶解第二金属离子的电解质溶液；负极槽，其用于容置电极液，并连通正极槽以提供电位差；上述各槽分别依照正极槽、原料槽、萃取槽、收集槽及负极槽的顺序进行排列，且依序分别以第一阴离子交换膜、第一阳离子交换膜、第二阳离子交换膜及第二阴离子交换膜彼此区隔。