表面活性劑x114的濁點萃取行為及其與dsepp特性的關(guān)系

表面活性劑x114的濁點萃取行為及其與dsepp特性的關(guān)系

回用濁點分相行為在這項工作中，我們選擇了非離子表面活性劑的2-ii磷酸（d2hpa）作為回收對象，并利用了具有濁度差異的非離子表面活性劑tx104的濁度萃取行為。本研究中，通過對溶液中dhpa特征的分析，確定了tx114濃度、dhpa濃度和溶液ph的影響。1實驗部分1.1表面活性劑和試劑pH201型pH計(Hanna,Italy),HP8453紫外分光光度計(HP,USA),LD5-2A低速離心機(JINGLIInstrument,Harbin)。表面活性劑TX114,試劑級,Sigma;D2EHPA,化學(xué)純,天津市津科精細化工研究院;酒石酸銻鉀、鉬酸銨、硫酸、高氯酸,分析純,天津維斯試劑公司。1.2離心法加速分相分離分離選擇非離子表面活性劑TX114為實驗體系,D2EHPA為待分離溶質(zhì),開展了表面活性劑體系濁點特性和萃取分離特性的研究,考察了表面活性劑濃度、D2EHPA濃度以及水溶液酸堿性的影響,采用離心法加速分相過程。1.2.1濁點溫度的測定將10ml的TX114水溶液放入25ml容量瓶內(nèi),加水至25ml刻度,在恒溫水浴中加熱溶液至出現(xiàn)渾濁后緩緩降溫,以溶液由渾濁變?yōu)槌吻鍟r的體系溫度為該溶液的濁點溫度。重復(fù)實驗3次取其平均值作為實驗值。1.2.2離心分相及分相過程將一定體積已知濃度的TX114水溶液放入25ml比色管中,加水至25ml刻度。將比色管放入10℃低溫恒溫水浴中,30min后取出比色管,將溶液迅速轉(zhuǎn)入50ml具塞離心管內(nèi),將離心管內(nèi)體系搖勻后,放入確定溫度的恒溫水浴內(nèi),靜置45min后取出,用4000r·min-1速度離心分相15min。為減小離心過程中體系溫度的改變,離心分相的過程中,在50ml離心管外套100ml離心管。由于TX114的凝聚相在上相,采用取樣器小心吸取上相,測量水相的體積和質(zhì)量并取水相樣品,用硫氰酸鈷鹽法測量水相內(nèi)TX114濃度。1.2.3萃取效率測試將已知濃度的TX114溶液放入25ml比色管中,加入一定量的D2EHPA,混勻后再加水至25ml刻度。以下步驟與濁點分相行為相同。離心分相后,分開上、下兩相,測量水相內(nèi)D2EHPA濃度(Caq)和水相體積(Vaq),計算萃取效率(E)式中Cini為初始溶液中D2EHPA濃度,Vini為初始溶液體積。本文中TX114濃度較小(<20g·L-1),濁點分相后凝聚相的體積很小,Vaq≈Vini,E可按式(2)求得D2EHPA濃度按磷鉬銨分光光度法測定(GB11893-89)。2最佳工藝條件的確定TX114的濁點溫度(CP)如圖1所示。可以看出,在本文實驗的TX114濃度范圍內(nèi)(2～50g·L-1),TX114水溶液的濁點溫度為23.1℃,初始溶液中TX114濃度(Cini)對濁點的影響較小。因此,本文實驗中只要分相平衡操作溫度相同,不同表面活性劑濃度條件下的ΔT=T-CP值是相同的。表面活性劑濃度對ΔT無影響。對于非離子型表面活性劑,較高的溫度有利于降低水相表面活性劑的殘留量,減少表面活性劑的損失,但從節(jié)能操作的角度出發(fā),濁點萃取的操作溫度以高于濁點溫度20℃左右為宜。因此,本文的研究工作中操作溫度均采用45℃。2.1凝聚相與初始tx114質(zhì)量的關(guān)系TX114初始濃度對TX114在兩相分配的特性如圖2所示,隨初始TX114濃度的提高,凝聚相和水相的TX114濃度均基本保持不變。這一結(jié)果與非離子型表面活性劑C12E10的結(jié)果完全不同,可能與表面活性劑的種類影響凝聚相和水相中不同的膠束形態(tài)有關(guān)。作者認為,在表面活性劑聚集體形貌不同時,溶液中表面活性劑的化學(xué)勢μsurf與表面活性劑濃度Xsurf之間有不同的依賴關(guān)系,并直接影響表面活性劑在兩相的分配當(dāng)表面活性劑聚集體為膠束時,式(3)中μ0surf與膠束的聚集數(shù)和膠束聚集數(shù)的分布關(guān)系密切。當(dāng)凝聚相結(jié)構(gòu)為反膠束結(jié)構(gòu)時,凝聚相中的連續(xù)相為TX114,分散相為水。此時可以認為凝聚相中的TX114分子的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢與凝聚相的結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系不大。換言之,凝聚相中的TX114分子的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢μ0coa與初始TX114濃度基本無關(guān)而表現(xiàn)為一個恒量。若此時增加初始TX114濃度,凝聚相應(yīng)該維持同樣的TX114濃度,而質(zhì)量不斷增大,即凝聚相質(zhì)量與初始TX114濃度呈正比。對凝聚相質(zhì)量與初始TX114濃度的關(guān)系進行測量,結(jié)果如圖3所示。可以看到,凝聚相質(zhì)量mcoa與初始TX114濃度Cini呈正比關(guān)系,線性相關(guān)系數(shù)為0.9999。圖3表明45℃條件下TX114與C12E10的濁點分配行為不同可能與TX114的凝聚相為反膠束的形態(tài)有關(guān)。2.2初始tx114濃度為20gl-1時TX114濃度對D2EHPA萃取率(E)的影響如圖4所示。可以看出,當(dāng)初始TX114濃度較低時,萃取率較高;隨TX114濃度的增加,D2EHPA的萃取率迅速降低,當(dāng)初始TX114濃度為20g·L-1時,萃取率不到1%。這與一般的萃取規(guī)律以及C12E10萃取D2EHPA的結(jié)果完全不同。這種現(xiàn)象可能與凝聚相的形態(tài)、D2EHPA在不同的膠束體系中增溶位置和增溶行為有關(guān)。由于TX114在濁點萃取平衡時水相殘留量幾乎不隨TX114濃度的增大而變化,而較低的TX114濃度有利于獲得較高的D2EHPA萃取率,所以,在采用TX114回收D2EHPA時應(yīng)采用較低的TX114濃度的體系。2.3濁點萃取平衡的規(guī)律初始D2EHPA濃度對萃取率的影響如圖5所示。可以看出,D2EHPA的萃取率隨其初始濃度的增大而增大,同時,萃取率的增大趨勢趨于平緩,這與一般的物理萃取熱力學(xué)及濁點萃取平衡的規(guī)律也完全不同。根據(jù)D2EHPA的溶解度以及濕法冶金工業(yè)中D2EHPA為萃取劑時的溶劑損失情況可知(約120mg·L-1),若每升萃殘液中加入10g的TX114,D2EPHA的收率可以達到90%。2.4體系的酸堿性由于D2EHPA分子中具有—(O==P)OH—(Ο=Ρ)ΟΗ結(jié)構(gòu),溶液的酸堿性能夠影響D2EHPA分子在水溶液中的存在狀態(tài)從而改變其增溶行為。向TX114-水體系加入D2EHPA(10mg·L―1)和一定量的H2SO4或NaOH以改變體系的酸堿性,結(jié)果列于表1?？梢钥闯?在本文實驗的3種酸堿性條件下,D2EHPA的萃取效率變化不大,堿性條件下,D2EHPA的萃取率略有增大,這是由于D2EHPA為弱酸性的萃取劑,當(dāng)體系中加入NaOH時,與部分D2EHPA成鹽,并易增溶于膠束的內(nèi)層,因此,堿性條件更有利于TX114對于D2EHPA的萃取。2.5表面活性劑體系對dhspa溶液增溶的影響本文中,TX114濃度和D2EHPA濃度對D2EHPA萃取率影響的結(jié)果都與C12E10的不同,作者認為這可能與TX114的凝聚相為反膠束溶液有關(guān),同時與D2EHPA在不同表面活性劑體系中增溶的位置以及D2EHPA對于TX114體系濁點的影響有關(guān)。例如,由于C12E10體系中含有大量的鹽,D2EHPA分子被迫向膠束內(nèi)部移動而易增溶于膠束中心部分,而由于D2EHPA摩爾體積較小,在TX114膠束中主要增溶于膠束-水的界面上,并隨膠束聚集數(shù)的增加不斷向溶液的主體水相靠近。這一增溶行為使得D2EHPA較容易增溶于濁點分相后水相的膠束中,從而使?jié)狳c萃取對D2EHPA的萃取率較低。3dme-pcr萃取規(guī)律非離子表面活性劑TX114水溶液的濁點為23.1℃,TX114濁點萃取法能夠萃取水溶液中微量的D2EHPA,D2EHPA的萃取性能與TX114在兩相中的分布密切相關(guān)。降低TX114的濃度可增大D2EHPA的萃取率,且D2EHPA的萃取率隨其起始濃度的增大而增大,這些結(jié)果與一般的萃取平衡規(guī)律完全相反;另外,堿性條件有利于D2EHPA萃取率的增大。濁點萃取是利用表面活性劑水溶液的增溶和分相行為實現(xiàn)溶質(zhì)富集的分離技術(shù)。由于分相后表面活性劑的富集相(亦稱凝聚相)與水相的體積比非常小(0.007～0.04),所以,對于被增溶的物質(zhì)能夠提供非常高的富集倍數(shù)和萃取效率。目前濁點萃取技術(shù)主要廣泛應(yīng)用于痕量有害物