劉斐文 王 萍 杜春文?
(蘭州鐵道學院環境工程系)

　　國內外有人用SPAN-80作表面活性劑、P₂₀₄為載體來分離回收鎳，已取得一定的成效。本文采用新型表面活性劑L₁₁₃B，以TBP為載體，民用煤油作膜溶劑，1.0 mol/L的氨水為內相解析試劑制成的液膜對含鎳水進行處理，取得了明顯效果，同時也顯示出L₁₁₃B是一種應用前景良好的表面活性劑。

1 分離機理

　　乳化液膜是高度分散的油包水型體系，內相試劑的分散是靠表面活性劑的作用。當表面活性劑在油水界面上吸附時，由于其不同的集團，油相容易發生形變，將水油包結起來形成乳白色的液膜。
　　鎳在酸性水溶液中主要以〔Ｎi(Ｈ₂Ｏ)₄〕²⁺形式存在。由于其在油相中溶解度的限制，難以直接透過液膜擴散到內相水溶液中去。但在液膜中加入流動載體TBP時，它可以迅速與水合鎳離子發生作用，形成大的絡合物，促使它們在油相中溶解，通過液膜后實現濃縮回收。

　　［Ni(H₂O)₄］²⁺+mTBP → [Ni(TBP)_m(H2O)₄]²⁺
　　[Ni(TBP)_m(H2O)₄]²⁺+4NH₃·H₂O → [Ni(NH₃)₄]²⁺+mTBP+8H₂O

　　萃取濃縮后，改變pH或用高壓靜電破乳使油水分離，得到高濃度的含鎳溶液，油相可循環使用，流程如圖1所示。

2　試驗部分

2.1 試劑與儀器
　　L₁₁₃B(聚雙丁二酰亞胺)，TBP(磷酸三丁脂)AR，金屬鎳99.99％，氯化鎳AR，氨水AR，煤油(民用)。
　　WFX-1A型原子吸收分光光度計；PHS-3C數字式酸度計；高壓靜電破乳器(自制)。
2.2 制乳
　　將表面活性劑L₁₁₃B、溶劑煤油、流動載體TBP按一定的比例混合，加入1.0 mol/L的氨水作為解析試劑，在制乳器中進行高速攪拌(轉速＞2 000 r/min)10～20 min，得到白色穩定的乳狀液膜。
2.3 分離
　　將含Ni²⁺100 mg/L的配水調節pH值為4.70左右，加上一定量上述乳狀液，在分離器中以300 r/min的速度攪拌30 min、靜止15 min后乳狀液與水分層，最后測定水中殘留Ni^2＋含量。
2.4 破乳
　　分離后的乳狀液用高壓靜電法破乳，使內相水溶液與油相分離，油相返回制乳器循環使用，水相中的Ni²⁺回收利用。
2.5 Ni²⁺濃度的測定
　　用WFX-1A型原子吸收分光光度計測定處理后水中殘留Ni²⁺濃度，以便確定最佳分離條件。

3 結果與討論

3.1 酸度的影響
　　實驗結果表明：pH在4.0左右提取率(E_R)最高，可達92％；當pH＞3.0時提取率均在92％以上。外相液酸性太強(pH＜3.0)，膜易發生溶脹，穩定性差，容易破裂；當pH＞3.0時，液膜穩定性很好；pH在4.0左右，溶脹率最小。
3.2 油內比與載體含量的影響
　　油相與內相解析氨水的比例關系直接影響分離效果，當油內比R_oi為1.75時提取率最高，如圖2。

　　油相中TBP含量高時，液膜容易發生溶脹而使提取效果降低；TBP含量過低時分離速度降低；只有當TBP在油相中體積百分比為6.8％時提取率最高，而且膜穩定性好，如圖3。

3.3 表面活性劑用量的影響
　　乳狀液中表面活性劑含量過大時，因其在油水界面排列不規則，提取率下降；當表面活性劑含量較大時，提取率高但膜過于穩定而不宜破乳；當其含量太少時，液膜不穩定易發生破裂。試驗結果表明L₁₁₃B的含量為1.8％時效果最佳。
3.4 外相水與乳狀液比的影響
　　由表1看出，試驗中外相水與乳狀液體積比在20∶1、15∶1、12.5∶1時提取率(E_R)均在92％以上，當水乳比為10∶1時，提取率達96％。

3.5 破乳與回收
　　采用加濃鹽酸改變pH法破乳，對循環使用油相制成的液膜有一定的影響。試驗用自行制作的高壓靜電器破乳，破乳率可達96％，并且設備簡單，易于實用。測定表明，回收率可達86.4％。

4 結論

　　① 以L₁₁₃B-TBP-煤油組成的液膜體系，用于處理低濃度(100 mg/L以下)含鎳廢水，工藝簡單、分離速度快、提取率可達96％以上，可以滿足處理和回收的要求。
　　② 對于含鎳濃度為100 mg/L左右的酸性廢水，液膜體系的最佳配比為：
　　煤油∶L₁₁₃B∶TBP=91.4∶1.8∶6.8(體積比)
　　油相∶內相水溶液=1.75∶1(體積比)
　　外相水∶乳狀液=10∶1(體積比)
　　③ 液膜經連續反復運行7次，未發現性能有明顯變化。

作者通訊處：730070 蘭州市安寧西路22號
(收稿日期 1998-07-15)