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新型膜乳化循环萃取器的设计及其应用研究

 
【摘要】:溶剂萃取作为一种重要的分离技术,在石油化工、湿法冶金、核化工以及生物制药等领域都有着广泛的应用。尽管传统的溶剂萃取设备如混合澄清槽、萃取柱和离心萃取器的应用和发展都已十分成熟,但是传统的萃取设备传质效果不理想。为了解决这一问题,需要能够实现快速充分混合功能的萃取器以达到高效的传质效果。但是,快速充分混合会使得混合相易于乳化且难以分离。为此,我们发展了一种能够同时实现高效传质和快速相分离的萃取设备。本文设计的膜乳化循环萃取器是利用多孔膜的分散作用,实现有机相和水相的充分混合,通过装置结构的设计使得充分混合的两相实现快速分离,系统地研究了一些参数对于设备萃取性能的影响,并且研究了该装置在贵金属的提取与稀土矿中镧锕分离方面的应用。本论文取得的主要成果和创新点如下:1.设计了一种具有良好萃取性能和相分离性能的萃取装置—膜乳化循环萃取器。通过Pd的萃取实验发现,相比较于传统的搅拌萃取,该萃取器表现出了更快的萃取动力学且能够在20秒内快速实现相分离;此外,该装置适用于不同浓度(0.001 mM~10 mM)的金属钯的萃取;通过参数研究实验发现,小粒径膜和快的水相流速有利于装置萃取性能的提升;最后建立了能够预测水相剩余金属离子浓度的经验公式。2.研究了膜乳化循环萃取器在贵金属(Pd、Pt和Au)提取上的应用。该萃取器在低的有机试剂(稀释剂和萃取剂CyphosIL 101)消耗量条件下,可以实现对贵金属的快速高效萃取;探究了稀释剂种类、盐酸浓度对贵金属萃取的影响,获得最佳的实验条件,实现了从模拟电子元器件浸出液中选择性提取出贵金属,且贵金属提取率都在90%以上。3.研究了膜乳化循环萃取器在镧锕分离上的应用。批次单元素萃取实验的结果表明,提高体系pH值、萃取剂CyphosIL 104浓度有利于提高U、Th和Eu萃取效率;通过膜乳化萃取实验,得出了最佳的分离条件,在pH值小于1.50时,可以实现U、Th与稀土元素的较好分离,以0.5 MHC1溶液作为反萃液时,可以实现U、Th的高效分离;最后给出了使用膜乳化循环萃取器从稀土元素中分离U、Th的处理流程。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TL241.14

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