水环境中金属离子的液膜分离研究

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1、摘要摘要本论文采用内耦合大块液膜分离技术，以烷基膦酸2．乙基己基膦酸单一2．乙基己基酯(PC．88A)为液膜载体，CHCl3为膜溶剂，对水环境中几种重金属离子的液膜迁移过程进行了系统研究，特别对影响金属离子迁移的各种因素进行了较为全面的考察．在最佳传质条件下，研究了几种混合离子的液膜分离体系，取得了较为满意的结果。同时针对本论文所研究的液膜体系，结合界面化学和传质动力学双膜理论，建立了传质数学模型，通过实验数据验证，证盟理论曲线与实验结果很吻合，表明本论文提出的传质数学模型可以较为真实地反映金属离子的传输过程。

2、本论文主要进行了三个部分的研究。第一部分主要研究了Cd(II)、Zn(II)、Co(II)、Ni(II)不同金属离子在有机膦酸液膜体系各组成部分条件发生变化时，其传输特性的变化，分别考察了pH、温度、载体浓度以及离子强度等对液膜传输能力的影响；第二部分对液膜体系的传输动力学进行分析，建立了动力学模型；第三部分混合金属离子液膜分离研究，分别对Zn(II)和Cd(II)、Zn(II)和Cu(II)、Co(111和Ni(II)、Cd(1I)和Ni(II)混合金属离子体系进行了液膜分离研究。本论文的主要成果如下：增加膜

3、相载体浓度，升高温度，或提高料液相pH值，金属离子的迁移速率升高，增加料液相离子强度金属离子的迁移速率降低。金属离子在解析相的解出速率受料液相金属离予的迁移速率、膜相乳化以及解析试剂的影响。膜相乳化可使金属离子在解析相的解出速率降低，并使金属离子在膜相的最终滞留量增加：pH值越高，膜相愈易乳化：提高解析相的酸度。可使金属离子在解析相的解出速率升高．三种金属离子适宜的传质条件为：Cd(II)：pH=4．5-5．3；载体浓度=5．0％一7．5％：温度=298-303K；Zn(II)：pH=2．6．5．0；载体浓度-

4、-5．O％．7．5％：温度=298-303K；Co(11)：pH=4．4．5．1；载体浓度--5．O％．7．5％：温度=298．303K；解析相适宜的H+浓度为2．0．4．0mol／L．通过控制料液相的酸度。成功地进行了Zn(II)和Cd(II)、Cd(II)摘要和Ni(II)、Co(II)和Ni(II)、Zn(II)和Cu(II)的液膜分离。除C00I)和Ni(II)体系，反应l80min，Co(II)的迁移率才达91．8％外，其余分离体系均在120rain内，迁移率就能达到90％以上，尤其Cd(n)和Ni(

5、II)的分离。120rain时，Cd(II)的迁移率近100％。在对金属离子传输动力学进行分析的基础上，提出了金属离子的传质模型，该模型较真实的反映了金属离子在液膜中的传质过程，且与试验数据拟合较好。从而求得Zn(II)、Cd(II)和Co(II)的界面反应速率常数k1”(dm／s)分别为1．88x10一、9．52×104和8．90x10一：k2"(dm／s)分别为2．21×10一、1．35x104和1．7l×10一；扩散系数Dl(dm2／s)分别为2．52×10一、3．90x10’7和3．26x10’。。关键

6、词：液膜分离金属离子烷基膦酸传质动力学AstudyonSeparationTechniqueofMetalionsbyLiquidMembraneinWaterEnvironmentAbstractinnercoupledliquidmembtlmeconL蛐2-ethylhexylphosphonicacidmono-2-ethy／hexylesterfeC-SSA)骶amobile∞rrierw氍used幻sn由thetransportruleoffourmetalionswhichwe陀Zn(田，Cd(田

7、，Co(n)andNi(n)，byinvestigatingtheeffectsofvariationinsuchfactorsaspHvaluesinfeedphase，temperature,theconcentrationsofcarrierintheliquidmembraneandconcentrationofhydrogenionsinstrippingsolutiononthetransportrate．Thispaperisconsistedofthreeparts：thetransportof

8、m吐alionsinliquidmembranesystem，卸al咖transferkineticsofmetalionsandobtainingamathematicalmodesforthetransportofmetalions．Anincreaseintempemure，eoneentratiomofcarrierandpHvaluesinsnippingphasecause