重金属离子在离子液体大块液膜中的迁移规律研究

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含高浓度的重金属废水进入水体后,会影响水体,危害水生生物,同时也严重危害到人体的健康。因此,研究重金属分离回收技术具有重要的现实意义。离子液体(ILs)是一种新型“绿色溶剂”。本论文设计合成了两种离子液体,分别为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF6)和1-丁基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐([BEIM]PF6)。并以此代替传统挥发性有机溶剂作为膜溶剂;以有机膦酸类2-乙基己基膦酸-单-2-乙基己基酯(简称P507)为载体;研究了重金属离子中的Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)在P507/离子液体内耦合大块液膜迁移体系中的迁移规律,考察了不同膜溶剂、料液相pH、膜相载体浓度和反萃剂对迁移的影响。取得了以下实验结果:1.离子液体的合成以溴代正丁烷、N-甲基咪唑、N-乙基咪唑和六氟磷酸铵为原料,采用微波合成法合成了疏水性离子液体[BMIM]PF6和[BEIM]PF6,采用通过红外光谱法对其结构进行了表征,并与标准图谱进行了对比,证明所得产品即是所需要的离子液体。2.金属离子在大块液膜中的迁移实验以P507为流动载体,以离子液体为膜溶剂,分别研究了Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)以及Zn(Ⅱ)在大块液膜中的迁移规律。Pb(Ⅱ)的迁移实验:适当增大料液相pH、膜相载体浓度和反萃相HNO3浓度均能提高Pb(Ⅱ)的迁移率,但它们的浓度过高,Pb(Ⅱ)的迁移率反而下降;Pb(Ⅱ)的最佳迁移条件为:料液相中pH 3.6,膜相载体P507浓度0.015mol/L,反萃相HNO3为2mol/L,对初始浓度为2.5×10-4mol/L的Pb(Ⅱ)迁移120min,迁移率达到95%。Cd(Ⅱ)的迁移实验:适当增大料液相pH、膜相载体浓度和反萃相H2SO4浓度均能提高Cd(Ⅱ)的迁移率,但它们的浓度过高,Cd(Ⅱ)的迁移率反而下降;Cd(Ⅱ)的最佳迁移条件为:料液相中pH 5.2,膜相中载体P507浓度为0.02mol/L,反萃相中H2SO4浓度1mol/L,对初始浓度为2.5×10-4mol/L的Cd(Ⅱ)迁移100min,迁移率达到93%。Zn(Ⅱ)的迁移实验:适当增大料液相pH、膜相载体浓度和反萃相H2SO4浓度均能提高Zn(Ⅱ)的迁移率,但它们的浓度过高,Zn(Ⅱ)的迁移率反而下降;Zn(Ⅱ)的最佳迁移条件为:料液相中pH 2.9,膜相中载体P507浓度为0.02mol/L,反萃相中H2SO4浓度3mol/L,对初始浓度为2.0×10-4mol/L的Zn(Ⅱ)迁移100min,迁移率达到94%。3.金属离子的分离实验在对单个金属离子迁移实验的基础上,利用离子液体液膜体系,对这三种金属离子彼此间的分离进行了讨论。实验结果如下:Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的分离:选择料液相金属离子初始浓度均为2.5×10-4mol/L,料液相pH 3.5,P507浓度0.02mol/L,反萃相选择2mol/LHNO3,迁移120min后,分离因子为352,Pb(Ⅱ)迁移92%,而Cd(Ⅱ)只迁移8%,Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)实现了分离。Pb(Ⅱ)与Zn(Ⅱ)的分离:选择料液相Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)浓度均为2.0×10-4mol/L,pH控制在2.9,缓冲溶液调节离子强度I=0.5,反萃相选择2mol/LH2SO4、迁移120min,最终Zn(Ⅱ)迁移90%,分离因子72。Zn(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的分离:选择料液相Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)浓度均为2.0×10-4mol/L,pH控制在3.0,缓冲溶液调节离子强度I=0.5,反萃相选择2mol/LH2SO4、载体浓度为0.02mol/L,室温下迁移120min,分离因子为457,Zn(Ⅱ)迁移94%,而Cd(Ⅱ)只迁移不到10%,Zn(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)实现分离。
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