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锌氨废液中锌的萃取回收试验研究

作　者: 陈瑛
导　师: 齐美富
学　校: 南昌大学
专　业: 环境工程
关键词: 溶剂萃取萃取剂氨性溶液锌资源化利用
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本论文以杭州某冶炼厂在生产过程中产生的氨性废液为研究对象,采用溶剂萃取方法对氨性废液中锌的萃取回收进行了研究,同时对萃余液返回浸出可行性、氨性废液中锌的萃取动力学进行了分析,对从废黄铜中提取铜的生产过程中产生的锌氨废液处理有一定的参考价值。本文选用Lix54-100、Lix84-Ⅰ、Lix973、P204、kelex-100等五种不同萃取剂及煤油、磺化煤油、苯等三种不同稀释剂进行萃取实验,确定Lix54-100+磺化煤油为萃取体系,并考察了氨性溶液中初始pH值、溶液中总氨浓度、溶液中锌离子浓度、萃取剂浓度、萃取相比、萃取温度等因素对锌的萃取率及共萃氨量影响,得出最佳萃取条件。初始锌离子浓度为20g/L,总氨浓度为20g/L,初始pH为8.5的废液在以LIX54-100为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,萃取剂浓度为20%,相比为3：2、萃取时间为20分钟、萃取搅拌速度为900rpm、分相时间为3min的实验条件下,锌的单级萃取率可以达到75.45%以上。经采用浓度为20%的硫酸为反萃取剂,反萃相比O/A为2：1、搅拌速度900rpm、反萃取振荡时间为10分钟、分相时间为3分钟条件下,锌的单级反萃取率达75%以上。在氨性溶液中锌萃取机理及动力学定性研究结果表明：锌的萃取分配比的对数1gDzn与平衡时的pH值呈现抛物线形状,且1gDzn-pHeq曲线的斜率可以反映溶液中锌氨配位体的平均数,锌氨配位体平均数会随着pH值的增大而增加；锌的萃取分配比的对数1gD与1g[HA]成斜率约为2的线性关系,萃取剂对锌氨配合物不予萃取,溶液中存在的NH3对于锌的萃取有竞争作用；改变搅拌强度和相界面接触面积会有一点影响,但影响不大,同时萃取反应在很短的时间就可以达到反应平衡,氨性溶液中锌的萃取受“扩散控制”和“反应控制”两者混合控制区控制,在氨性溶液中采用Lix54-100萃取锌过程的焓变△H为-17.88J/mol,萃取锌过程是一个放热过程,提高温度反而不利于萃取过程的进行。将萃余液按照液固比5：1(体积：质量)、温度为70℃时,用于浸出黄铜渣,可将黄铜渣中部分有价金属浸出出来,将萃余液返回浸出,可实行闭路循环不仅节约碳酸铵原材料的使用量,同时可以实现废水零排放,具有较好的经济效益和环境效益。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-26
  1.1 锌氨废水概述  9-10
    1.1.1 锌氨废水的来源与危害  9-10
    1.1.2 含锌氨废水排放标准  10
  1.2 锌氨废水处理技术研究现状  10-18
    1.2.1 我国冶炼行业废水排放状况  10-11
    1.2.2 含锌废水处理技术现状  11-14
    1.2.3 氨氮废水排放状况  14-15
    1.2.4 氨氮废水处理技术现状  15-18
  1.3 溶剂萃取法处理冶炼废水中氨氮及金属离子研究现状  18
  1.4 氨—铵盐溶液中金属萃取分离研究现状  18-23
    1.4.1 氨—铵盐溶液中的萃取研究现状  18-20
    1.4.2 氨—铵盐溶液中萃取分离锌  20-21
    1.4.3 氨性溶液中的萃取剂  21-23
  1.5 本研究的提出及研究意义、研究内容  23-26
    1.5.1 本研究的提出  23-24
    1.5.2 研究内容  24-25
    1.5.3 研究意义  25-26
第2章实验原料、设备与研究方法  26-31
  2.1 实验材料  26
  2.2 实验仪器及实验药品  26-27
  2.3 试验研究方法  27-29
    2.3.1 萃取试验  27-28
    2.3.2 洗涤试验  28
    2.3.3 反萃取试验  28
    2.3.4 饱和容量测定试验  28-29
  2.4 分析方法  29-31
    2.4.1 容量法  29
    2.4.2 原子吸收测定  29-31
第3章氨性溶液中锌溶剂萃取技术研究  31-53
  3.1 萃取剂及稀释剂的影响  31-34
    3.1.1 萃取剂的影响  31-33
    3.1.2 稀释剂的影响  33-34
  3.2 氨性溶液锌萃取技术研究  34-40
    3.2.1 料液初始pH值的影响  34-35
    3.2.2 料液中总氨浓度的影响  35-36
    3.2.3 [Zn]_T浓度的影响  36-38
    3.2.4 相比O/A的影响  38-39
    3.2.5 萃取剂浓度的影响  39
    3.2.6 温度的影响  39-40
  3.3 萃取综合试验研究  40-43
  3.4 杂质离子的影响及去向研究  43-45
    3.4.1 单一阳离子杂质的影响  43-45
    3.4.2 共存阳离子杂质的影响  45
  3.5 洗涤试验研究  45-47
    3.5.1 洗涤剂的影响  46
    3.5.2 不同初始pH值洗涤液的洗涤效果  46-47
  3.6 反萃取试验研究  47-51
    3.6.1 酸度的影响  47-48
    3.6.2 相比O/A对锌反萃取率的影响  48-49
    3.6.3 反萃取时间对锌反萃取率的影响  49-50
    3.6.4 反萃杂质分离效果的影响  50-51
  3.7 本章小结  51-53
第4章锌氨溶液中萃取机理研究  53-71
  4.1 Lix54-100萃取氨性溶液中锌机理研究  53-58
    4.1.1 Lix54-100萃取剂性质  53
    4.1.2 氨性溶液中锌机理研究  53-57
    4.1.3 萃合物组成的确定  57-58
  4.2 饱和容量的测定  58-60
  4.3 平衡等温线  60-61
    4.3.1 萃取平衡等温线  60-61
    4.3.2 反萃取平衡等温线  61
  4.4 萃取过程的热力学定性分析  61-63
  4.5 Lix54-100萃取氨性溶液中锌动力学的定性研究  63-69
    4.5.1 实验方法  63
    4.5.2 萃取反应机理  63-69
  4.6 本章小结  69-71
第5章萃余液循环回收试验研究  71-74
  5.1 萃取余液中的化学成分分析  71
  5.2 萃余液循环回收可行性分析  71-74
    5.2.1 实验装置  71-72
    5.2.2 实验分析  72-74
第6章总结  74-77
  6.1 研究结论  74-76
  6.2 建议与展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-85
攻读学位期间的研究成果  85

锌氨废液中锌的萃取回收试验研究

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