乳化液膜傳輸鎘影響因素的研究

1、乳化液膜傳輸鎘影響因素的研究乳化液膜傳輸鎘影響因索的研究1乳化液膜對鎘離子的傳輸研究實驗試劑及儀器顯色劑:par膜相添加劑：石蠟表面活性劑:span-80流動載體：磷酸三丁酯(tbp>:分析純，純度大于98. 5 %,分子量為266. 32氯化鎘 (cdc12 2. 5ii20):分析純,含量不少于99 %,分子量為228. 36助溶劑(配位體)！：碘化鉀(ki)：分析純，含量不少于98. 5 %,分了量為166. 00, 氯化鉀(kc1):分析純，含量不少于99. 8%,分子量為74. 55混化鉀(kbr ):分析純，含量不少于99 %,分子量為199. 00內(nèi)相溶液(制作乳化液膜)：

2、氫氧化鈉(naoii ):分析純，含量不少于96%,分了量為40. 00酸性條件(內(nèi)水相):用硝酸(hn03 ):分析純,含量為65% 68%,分子量為63.01, 膜溶劑(構(gòu)成液膜的基體):四氯化碳(cc14):分析純，含量不少于99. 5 %,分子量為153. 82fa2104型電子分析天平d40-2型電動攪拌機hgcb-3型恒控磁力攪拌器180-80型原子吸收分光光度計一次性無菌注射器(10支)數(shù)顯恒溫水浴鍋離心沉淀器量筒100ml制乳器乳瓶分液漏斗小燒杯 溫度計2實驗部分2. 1實驗前準(zhǔn)備2. 1. 1乳液的制備量取一定量的表而活性劑，用一定量的煤汕溶解，待表而活性劑徹底溶于煤汕后，在

3、電 動攪拌器定速攪拌的同時，按比例依次加入萃取劑-與內(nèi)和試劑，混合攪拌均勻，將攪拌好 的液體立即利用電動攪拌器在2 500 r/m in進(jìn)行制乳10 m irk即可制得乳白色的乳化 液。2. 1.2鎘的脫除用制好的乳化液，以一定的乳外比(乳化液與外相溶液的體積比)加入到磷酸溶液中，將 混合液川電動攪拌器進(jìn)行攪拌，攪拌完成后，將混合液靜置一段時間待分層，取岀少量下 層清夜進(jìn)行鎘含量的測定。21.3cd 2+濃度的測定采用180-80型原子吸收分光光度計對原始料液中cd 2+'濃度進(jìn) 行測定，以便確定最佳實驗參數(shù)。2. 2乳化液膜實驗條件的選擇實驗中采用的tbp是一種中性流動載體，tbp木

4、身不帶電，所以它是以中性鹽的形式傳 輸指定物質(zhì)的。tbp完全滿足整體液月莫對流動載體的要求，它可溶解于多種有機溶劑，而 且在很多情況下可以任意比例地溶解于有機溶劑，滿足整體液膜對流動載體溶解性的要求; 同時tbp這類中性萃取劑在酸度降低時，萃合物易發(fā)生反萃取反應(yīng)，釋放岀cd (ii),滿 足整體液膜對流動載體絡(luò)合性的要求。在稀硝酸加過量碘化鉀溶液中，tbp nj"以萃取cd 仃t),萃合物在堿性條件下乂會發(fā)生反萃収反應(yīng)，釋放出cd (ti)o根據(jù)這一原理選擇乳 化液膜實驗條件，使cd (ii)在料液相一液膜相界而發(fā)生萃取反應(yīng)進(jìn)入液膜相;在液膜相 一內(nèi)相界而 發(fā)生反萃取反應(yīng)，cd (i

5、i)進(jìn)入反萃相，從而實現(xiàn)整體液膜選擇性傳輸cd (ii )o因此 料液相溶液應(yīng)同時含有適當(dāng)濃度的cd (ii)、碘化鉀和稀硝酸。根據(jù)乳化液膜對膜溶劑的要求，液膜相屮采用常川的有機溶劑四氯化碳為膜溶劑。四氯 化碳微溶于水，具有適當(dāng)?shù)娜芙庑浴ｋm然四氯化碳易揮發(fā)，但是實驗過程中液膜相基本不 會暴露在空氣中，只要快速制備液膜相，它的揮發(fā)性基本不會影響到實驗數(shù)據(jù)。對于中性有機磷類萃取劑tbp,降低水溶液的酸度有利于反萃取反應(yīng)的進(jìn)行，故內(nèi)相應(yīng) 采用堿性溶液，同時為防止回收相生成cd (oh)2沉淀，堿性溶液中()h濃度必須適當(dāng)。2. 3乳化液膜實驗操作實驗第一步是配制料液和、制備乳化液膜。參照相關(guān)文獻(xiàn)的實

6、驗條件料液相溶液為含 & 9xlo-4mol.l-lcd ( tt ), 0. imo l-1 硝酸、0.4 mol l-1 碘化鉀的混合溶液;液膜相 溶液為體積比為30%tbp的四氯化碳溶液；內(nèi)相采用一定的naoh溶液。由于采用蒸憾水不 干擾cd (ii)濃度的測定，故采用蒸憎水配制料液相。料液相采川直流為達(dá)攪拌，液膜相采丿ij電磁攪拌。實驗前，料液相溶液用純四氯化碳飽和。一定濃度tbp的四氯化碳溶液在使用前用0.5 mol - l-1硝酸平衡15分鐘。未經(jīng)特殊說明時，料液相、液膜相組成均如上所述。開動攪 拌器即開始計時，整個實驗過程中，要求界而無渦流、湍動和界面變形。提前采取處理前

7、 的料液相濃度，每隔0.6小時從料液相取樣，測定其中處理前后cd(i i)的濃度。實驗分 別考察料液相硝酸濃度、液膜相tbp濃度及料液相陰離子種類、攪拌速率、乳外比等因素 對乳化液膜傳輸cd (ii)的影響。2. 4 cd (ii)濃度的測定實驗中采用原子吸收光譜對cd (id濃度進(jìn)行測泄。原子吸收光譜分析又稱原子吸收分 光光度分析，是基于物質(zhì)所產(chǎn)生的原子蒸氣對特主譜線(通估是待測元素的特征譜線)的吸 收作用來進(jìn)行定量分析的一種方法。實驗中采用日立公司生產(chǎn)的180-80型原子吸收分光光度計測定cd ( tt)濃度。測定過 程中選用的光源為空心陰極燈，空心陰極燈電流為7.5 nia;選用空氣一乙

8、烘火焰使cd (ii) 溶液變成原了蒸氣，空氣的流速為1.60kg/cm2,乙烘的流速為0. 25kg/cm2;燃燒器高度為 7. 5;分析線為cd (ii)的共振線228. 8nm;狹縫寬度為1.3 nmo對0. 2-0. 4ppm的溶液進(jìn)行原子化，上述的燃燒器高度與燃料氣乙烘的流量是 最佳條件。由于在測沱過程中，福離解為分布均勻的原子蒸氣，故燃燒器高度及乙烘的流 量對本測定靈繳度的影響不人。鎘具有很高的蒸氣壓，并口能夠很好地吸收空心陰極燈輻 射的共振線，所以實驗屮使用了較低的空心陰極燈電流。在以上操作條件下，測定的靈敏度為0.025i g/ml/1%,測定的線性工作范圍對達(dá)2i g/mlo

9、儲備液的配制方法為:溶解l.oog高純金屬鎘于稀硝酸屮，然后使用水浴在80 -90 °c進(jìn) 行干燥。此后加入5 ml的1n鹽酸干燥一次。接著用鹽酸和蒸餡水將溶液稀釋至11,使其 中鹽酸濃度為in, cd ( ii濃度為1 oooppmo配制過程屮，注意干燥方法的選擇，硝酸鎘 的熔點為59.4 °c,沸點為132 °c。準(zhǔn)備儲備液時可以采用另外一種方法:將1. 1428氧化 鎘在110 °c干燥后溶解于25ml硝酸，然后用蒸僻水稀釋至11。用蒸飾水稀釋儲備液制得 原了吸收分光光度分析所川的標(biāo)準(zhǔn)溶液。稀輕過程中需要加入少量鹽酸或硝酸，保持溶液的酸性。值得注意

10、的是:標(biāo)準(zhǔn)溶液不能長時間保存，只能在每一次分析前配制；并且標(biāo)準(zhǔn)溶 液的酸度不能太低，否則會生成鎘的氫氧化物，降低測定的靈敏度。3各種影響因索對乳化液膜傳輸鎘離子的影響3. 1料液和硝酸濃度對乳化液膜傳輸鎘離子的彩響保持其它實驗條件不變的情況下，考察料液相硝酸濃度對整體液膜傳輸cd(ii)的影響。 如圖3. 1所示,料液相硝酸濃度由0. imol-1增加到0. 3moll-1時,整體液膜傳輸cd (ii)的速率加快;料液相硝酸濃度出0. 3moll-l再增加到0. 5mol- l-1時，整體液膜傳輸 cd (ii)的速率在反應(yīng)初期反而下降，而后慢慢加快，反應(yīng)到2. 4小時以后，超過硝酸濃 度為0

11、. 3mol l-1實驗條件下的cd (ii)傳輸速率。顯然，適當(dāng)增加料液相硝酸濃度，提高料液相酸度，有利于整體液膜對cd(ii)的傳輸。 但料液相酸度達(dá)到一定程度后，再增加硝酸濃度反而會對cd (h)的遷移帶來不利影響。 這是由于tbp在酸度較高的情況下，與料液相硝酸發(fā)生反應(yīng)，生成tbp - hno:及 tbp 2hn03等形式的絡(luò)合物，造成cd (ii)與tb的絡(luò)合效率卜降，從而導(dǎo)致整體液膜傳 輸cd (ii)的速率在反應(yīng)初期下降。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，料液相的硝酸不斷被傳輸?shù)交厥?相，直到cd仃t)與tbp的絡(luò)合成為主要反應(yīng)時，整體液膜傳輸cd (td的速率才逐漸增 大。3. 2液膜和tbp濃

12、度對乳化液膜傳輸鎘離子的影響保持其它實驗條件不變的情況下，考察液膜相tbp濃度對整體液膜傳輸cd(ii)的影響。 如圖3. 2所示，液膜相)濃度增加，料液相cd (ii的遷移速率加快。液膜相無)的 空口實驗表明，cd (ii)的遷移完全是流動載tbp作用的結(jié)果。o 0 61 21.82.31/h0. lrrwl/ 1 c . ?rr»l/l q q. §itd 1/1m 3.1 (ihkhi砧醮濃恣對整性點曲怪輸ud i ii)洌彩響和比于一般的液膜體系，實驗選用的液膜溶液中流動載體tbp的濃度較高。這是由于 tbp與cd(ii)發(fā)生萃取反應(yīng)的同時與料液相中的硝酸也發(fā)生萃取

13、反應(yīng)，生成tbphx03及tbp 211x03等形式的絡(luò)合物。故相比丁僅傳輸指定物質(zhì)的液膜體系，實驗選川的液膜溶液 中tbp濃度較高。圖3. 2液膜相tbp濃度對整體液膜傳輸cd ci【)的影響3. 3料液和鹵素離子種類対乳化液膜傳輸鎘離子的影響保持其它實驗條件不變的情況下，考察料液相陰離子種類對整體液膜傳輸cd(ii)的影 響。采用和同物質(zhì)量的嗅化鉀及氯化鉀代替碘化鉀做整體液膜實驗，發(fā)現(xiàn)料液和cd (ii) 無法遷移至回收相。這表明，i -參與了 tbp選擇性傳輸cd (ii)的反應(yīng)過程。因此，只有 在稀硝酸的碘化鉀溶液中，cd (ii)才能與tbp發(fā)生絡(luò)介反應(yīng)，實現(xiàn)cd (ii)的遷移。3. 4攪拌速率對乳化液膜傳輸鎘離子的影響提取過程中高速攪拌能增加金屬離子與乳化微粒接觸的機會，從而有利于提取，但同時 也導(dǎo)致乳化液膜不穩(wěn)定，這又不利丁-鎘的回收，因此出現(xiàn)了如圖4所示的當(dāng)攪拌速率為 300r/min吋，鎘的提取率為最高的情況。3. 5乳外比的影響對乳化液膜傳輸鎘離子的影響105$5工 £ 1soi3 2 1 o- 口>i2011246«101215eo.o.0000.og七 u2es&£-k女1534萃取攬胖逵率対提取懾的曲響乳外比對鎘提取的影響見表1。當(dāng)乳外比為1:10時，其提取率僅比乳外比為1:5吋降低 1%.然而，從經(jīng)