微乳液萃取金属锗的研究

论文摘要

微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、油相、内水相组成的各向、同性的透明或半透明的热力学稳定的体系。微乳液滴的粒径一般在10-200nm之间,它具有超低的界面张力。由于微乳液特殊的性能,它在很多方面都有广泛的应用。在本文中,将会研究微乳液在萃取金属锗方面的应用。文中我们选择了阴离子表面活性剂AOT、助表面活性剂正丁醇、正庚烷以及硫酸钠溶液来制备微乳液。通过绘制不同AOT微乳体系的拟三元相图,对比研究了加入正丁醇前后、加入酸化的N235前后微乳体系的结构变化。发现加入正丁醇后微乳体系的拟三元相图变简单,少了液固共存区,说明正丁醇的加入能使微乳体系更加稳定；而加入酸化的N235后,微乳体系的单相区（WIV）变的很小,用于萃取的WII区域变大,这说明酸化的N235加入后,微乳体系更加稳定,且更加适用于金属的萃取。通过测量不同AOT微乳体系的电导率随着内水相加入的变化情况,对比研究了加入酸化的N235前后微乳体系电导率的变化。研究发现加入N235后,微乳体系的电导率大大降低,这可能是因为酸化的N235黏度比较大,不利于微乳液中电荷的传递。在对微乳体系的结构研究的基础上,制备了稳定的不含萃取剂N235的微乳体系,使用这些微乳液来萃取金属锗。首先使用了AOT/正丁醇/正庚烷/水体系来萃取金属锗,研究发现该体系在萃取过程中易发生破乳,只有加入大量正丁醇,且使料液保持高的pH值才能使萃取体系保持稳定,然而通过改变实验条件及实验体系,发现该体系的萃取率最高只能达到63.5%。接下来使用了AOT/油酸钠/正庚烷/正丁醇/HCl体系来萃取金属锗,该体系的稳定性依然不高,需要加入很多助表面活性剂,然而其萃取率比上个体系有所提高,最高能达到71.4%。研究了不加入萃取剂的微乳体系对金属锗的萃取后,发现该体系稳定性不好,且萃取率不能达到很高。为了提高微乳液对金属锗的萃取率,向体系中引入了萃取剂N235,这是一种胺类萃取剂,使用前需要用一定浓度的硫酸进行酸化,且需要再料液中加入酒石酸。该萃取体系为AOT/正丁醇/N235/正庚烷/硫酸钠溶液,研究发现加入酸化的N235后,微乳体系的稳定性大大提高,不需要加入过多的助表面活性剂,且萃取率也能达到很高的值。通过研究萃取过程中萃取平衡时间、R比、内水相浓度、助表面活性剂浓度、料液中酒石酸浓度、料液pH值以及萃取温度对锗的萃取率的影响,确定了该微乳体系用于萃取金属锗的最佳条件。该体系与其他萃取锗的体系对比有很多优点,如使用萃取剂对金属锗进行萃取时,需要锗料液具有很强的酸度,而该微乳体系对料液的pH值的要求范围很广,在1-13之间,都能保持较高的萃取率,且该体系很稳定,不会出现破乳、内水相泄露等情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微乳液简介
• 1.2 微乳液的研究进展
• 1.2.1 微乳液的性质特点
• 1.2.2 微乳液的结构类型研究
• 1.2.3 微乳液的形成机理
• 1.3 微乳液的应用
• 1.3.1 微乳洗涤剂
• 1.3.2 微乳燃料
• 1.3.3 微乳农药
• 1.3.4 三次采油
• 1.3.5 有机合成中的应用
• 1.3.6 纳米材料的制备
• 1.3.7 萃取分离技术
• 1.4 金属锗萃取的研究进展
• 1.5 本课题研究内容
• 第二章 微乳液的结构研究
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 微乳体系拟三元相图的绘制
• 2.2.2 微乳液电导的研究
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 微乳液体系拟三元相图的研究
• 2.3.2 微乳体系的电导研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 不含萃取剂的微乳液萃取金属锗的研究
• 3.1 引言
• 3.2 仪器与试剂
• 3.3 实验方法
• 3.4 结果讨论
• 3.4.1 AOT/正庚烷/正丁醇/水微乳液萃取金属锗
• 3.4.2 AOT/油酸钠/正庚烷/正丁醇/水微乳液萃取金属锗
• 3.5 本章小结
• 第四章 含有萃取剂的微乳体系对锗的萃取
• 4.1 引言
• 4.2 N235的萃取机理
• 4.3 仪器与试剂
• 4.4 实验方法
• 4.5 结果讨论
• 4.5.1 萃取时间对萃取率的影响
• 4.5.2 水乳比R对萃取率的影响
• 4.5.3 内水相浓度对萃取率的影响
• 4.5.4 助表面活性剂浓度对萃取率的影响
• 4.5.5 料液pH值对萃取率的影响
• 4.5.6 料液中酒石酸浓度对萃取率的影响
• 4.5.7 萃取温度对萃取率的影响
• 4.6 微乳体系在含锗铁的锌溶液中的应用
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表