隨著濕法冶金的發展及其應用，其工藝過程不斷出現了新技術[1]。隨著生物化工學科的發展，適用于分離提純痕量的生物活性物質的新型萃取過程應運而生——雙水相萃取[2]。此技術具有易于放大各種參數的特點，可以按比例放大各種參數而產物收率并不降低；雙水相系統之間的傳質和平衡過程速度快，回收效率高，相對于某些分離過程來說，能耗較小，速度快；易于進行連續化操作，設備簡單，且可直接與后續提純工序相連接，無需進行特殊處理；兩相間張力大大低于有機溶劑與水相之間的相間張力，相分離條件溫和，整個操作過程在常溫常壓下進行；不存在有機溶劑殘留問題，高聚物一般是不揮發性物質，因而操作環境對人體無害；親和雙水相萃取技術具有可以提高分配系數和萃取的專一性等特點[3]，并廣泛應用于各領域。微乳液膜是由水(或水溶液)、油、表面活性劑、助表面活性劑構成的穩定的熱力學體系[4]，能克服乳狀液膜不穩定、操作流程長和破乳困難的缺陷，且操作簡單、使用成本低廉、具有更大的傳質面積[5-8]，能有效提高萃取效率，是富集、分離、提純金屬離子的重要途徑之一[9]。本文以2-乙基己基磷酸（P204）為載體、磷酸三丁酯（TBP）為改性劑，煤油為表面活性劑，氫氧化鈉、碳酸鈉和氨水分別為皂化劑，研究建立了雙水相微乳液膜萃取體系分離鈷、鎳的方法。

1. 實驗部分

1.1 主要試劑與儀器

儀器：WFJ7200型紫外可見分光光度計（上海龍尼柯儀器有限公司），DJ1C增力電動攪拌器（江蘇大地自動化儀器廠），數顯電子天平（上海梅特勒-托利多儀器有限公司），PHS-3C型數字酸度計（上海鵬順科學儀器有限公司）。

試劑：P204（2-乙基己基磷酸）（AR），TBP(磷酸三丁酯)（AR），煤油（工業），氨水(AR)，化學試劑均為分析純。

1.2 實驗方法

1.2.1 萃原液的配制

分別準確稱取12.00 g CoCl2·6H2O標準品和13.00 g NiSO4·6H2O標準品于燒杯中，溶解，轉移至500 mL容量瓶中并定容，配制得到濃度為0.1 mol/L的鈷、鎳單一標準溶液。分別準確移取50.00、40.00、30.00、20.00和10.00 mL鈷鎳單一標準溶液于50.00 mL同一容量瓶中，稀釋定容至刻度，即得到濃度分別為0.10、0.08、0.06、0.04和0.02 mol/L系列不同濃度含鈷鎳的萃原液。

1.2.2 微乳液膜雙萃取體系的制備

分別準確移取10 mL P204，5 mL TBP和85 mL煤油標準樣品于200 mL的潔凈燒杯中，室溫下在磁力攪拌器上攪拌，邊攪拌邊向其中緩慢滴加質量分數10%的氫氧化鈉溶液，當體系由渾濁逐漸變為均一透明液體時，皂化微乳液配制完成，即得油包水（W/O）型微乳液。

1.2.3 實驗步驟

取10 mL樣品于50 mL燒杯中，調節萃原液pH值為2.0，加入20 mL微乳液，攪拌10 min（轉速300 r/min）；液體倒入分液漏斗中靜置10 min分層，移取萃余液2 mL于50 mL容量瓶中，定容，一份用于鈷離子的測定，另一份用于鎳離子的測定。在乳液中加入4 mL濃度為3 mol/L的HCl，攪拌30 min，完成破乳，收集水相，重復3次破乳，分別移取2 mL水相溶液兩份，并轉移至250 mL容量瓶中稀釋定容，分別進行鈷鎳離子的檢測。

1.2.4 檢測方法

鈷離子的檢測：一份萃余液分別依次加入質量分數50%的乙酸銨5 mL，H2SO4（1∶2）4滴，質量分數1%亞硝基紅鹽10 mL，加水至刻度并搖勻，避光顯色10 min，采用紫外可見分光光度計進行檢測，檢測波長為550 nm。

鎳離子的檢測：另一份萃余液依次加入酒石酸鈉（質量分數20%）10 mL，用氫氧化鈉（質量分數10%）溶液5 mL，加熱過硫酸銨（質量分數5%）5 mL，混勻放置2 min，再加入丁二酮肟（質量分數1%）5 mL，用蒸餾水稀釋至刻度混勻，放置10 min；采用紫外可見分光光度計進行檢測，檢測波長為520 nm。

同樣的方法對兩份水相溶液進行鈷鎳離子的測定。

2. 結果與討論

2.1 線性回歸方程

分別準確移取濃度為0.1 mol/L的鈷、鎳單一標準溶液50、40、30、20和10 mL于50 mL容量瓶中，加水稀釋定容至刻度，配制得到濃度分別為0.10、0.08、0.06、0.04和0.02 mol/L的系列鈷、鎳單一標準溶液。按照檢測方法制作鈷、鎳標準線性方程。以溶液濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，鈷、鎳線性回歸方程分別是A=9903.6c+0.008，r=0.9997；A=10110c-0.006，r=0.9999，式中A為吸光度，c為濃度，r為相關系數。

2.2 分離含鈷、鎳萃原液的工藝條件研究

2.2.1 載體比例的選擇

微乳液體系中載體比例不同，對制乳和萃取效果均有影響。實驗中考察了P204比例為6%、10%、14%、18%、22%對濃度為0.06 mol/L鈷、鎳萃原液進行萃取和反萃取，結果見圖1。由圖可知，隨著P204比例的逐漸增大，微乳液膜雙萃取體系對鈷、鎳的萃取率呈先升后降的趨勢，當達到10%時，鈷鎳萃取率均達一個較大值，綜合考慮各種因素，選擇10%作為P204最佳比例。

圖 1P204不同比例對鈷鎳萃取率的影響

下載:全尺寸圖片幻燈片

2.2.2 萃原液pH值的選擇

采用0.06 mol/L的鈷鎳混合溶液為萃原液，按照既定實驗步驟和方法，調整萃原液的pH值分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0，結果見圖2。由圖2可知，鈷的萃取率隨著pH的升高基本不變，但鎳的萃取率隨著pH的升高出現先升后降趨勢，因此，實驗中選擇溶液pH值為2.0。

圖 2pH值對鈷鎳萃取率的影響

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2.2.3 皂化劑的選擇

在微乳液膜雙萃取體系的制備過程中，按照分離含鈷、鎳萃原液的工藝條件和步驟，實驗考察了不同的皂化劑對分離效果的影響，考察了氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉作為皂化劑能否分離鈷鎳離子。實驗結果表明，這三種皂化劑均能分離鈷鎳離子。

2.2.4 萃取時間的選擇

萃取時間越長，乳液與萃原液接觸的時間越充分。實驗對萃取時間為2、4、6、8和10 min的萃取效果，結果見圖3。由圖3可知，鈷鎳的萃取率隨時間的增加而升高，當萃取時間為10 min時鈷鎳萃取率都已大于98%，因此，最佳萃取時間為10 min。

圖 3萃取時間對鈷鎳萃取率的影響

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2.2.5 乳水比例的選擇

按照分離含鈷、鎳萃原液的工藝條件和實驗方法，改變油水相比R（R=V(O):V(W)）依次為1∶2、1∶1.5、1∶1、1.5∶1、2∶1的情況，探討乳水比對分離鈷鎳的影響。由圖4可知，隨油水相比R的增大，鈷萃取率趨勢升高，在水油相比R=2∶1時鈷的萃取率最高而且變化相對較平緩；實驗過程中發現油水相比越小，油水相之間界線比較模糊不利于兩相分離。綜合考慮，油水相比R=2∶1作為分離鈷鎳混合液的最佳條件。

圖 4油水相比R對鈷鎳萃取率的影響

下載:全尺寸圖片幻燈片

3. 結束語

（1）建立了分離鈷鎳的微乳液膜雙萃取體系，10%P204+5%TBP+85%煤油的氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉皂化微乳液，調節萃原液pH為2.0，在油水相比V(O)∶V(W)為2∶1時，萃取10 min可以使濃度為0.06 mol/L萃原液體系中的鈷鎳最大程度分離。

（2）采用微乳液膜雙萃取體系萃取效率可達98%以上，對于共生離子的分離效果好，而且破乳容易，適用于痕量成分的分離富集，可用于工業廢水、殘渣中金屬離子的回收利用和分離富集。

來源：金屬世界