CN110745900A - 一种重金属铬（vi）和镉（ii）的分离方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，包括一种季铵盐型离子液体为载体的聚合物包容液膜的制备方法，及其通过液膜与外电场联合的电膜萃取技术对铬(VI)和镉(II)的分离。本发明通过萃取与反萃同步的液膜分离技术，在外电场协同下可以高效、高选择性地萃取、分离及富集铬(VI)和镉(II)，去除率高，残留率低，是一种针对含铬、镉等重金属污染水体深度净化的新方法。既能同时解决工业废水中含有的低浓度重金属铬(VI)和镉(II)的达标排放，又可以将重金属铬(VI)或镉(II)从与其它金属阳离子的共混溶液中选择性提取和富集，实现回收再利用。是一种低能耗、高效、环保的绿色技术。

Description

一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种利用电膜萃取技术及其应用于铬(VI)和镉(II)选择性分离的方法。
背景技术
镉(II)和铬(VI)两种元素均具有较高的毒性。水体中铬(VI)的存在会对生态环境产生不可逆转的损害，动物摄入过量的铬酸盐可导致皮肤和胃部刺激或溃疡，长期暴露会引起皮炎、肝损伤、肾循环、神经组织损伤和大剂量死亡等。低浓度含铬(VI)或镉(II)的水，被人类长期饮用会在体内逐渐蓄积，最终导致重大疾病的发生。如日本水俣镇在1930～1960s年代就因化工废水中的镉(II)导致水体污染，形成了一种叫做“水俣病”或“痛痛病”的骨骼疾病。工业铬(VI)和镉(II)的排放限量分别为1和0.1mg/L，在内陆水域和饮用水中对铬(VI)或镉(II)的最大允许极限分别是0.05和0.005mg/L。
铬(VI)和镉(II)的工业来源较为丰富，包括电池、电镀、电解、阳极氧化槽、制革、造纸、冷却塔排污等各种工业化过程。目前专利技术中，对含铬(VI)、镉(II)工业废水的治理方法大多以去除为主，其传统的方法有化学沉淀、混凝、离子交换、吸附等。如文献《含铬废水处理技术现状及展望》(周青龄，能源研究与管理，2010年)提出了一种通过二氧化硫沉淀法处理铬(VI)废水的技术，但该技术只是将废水中大量的金属离子混合沉淀后变为固废，这不仅给环境带来的另一种损害，同时，大量的有价金属也没有得到及时有效的回收和再生。且化学沉淀法存在极高的化学能源需求和不完全去除等问题，也限制了这些技术或方法的广泛适用性。专利CN208340736U提出了先在原水池使用苛性钠、氢氧化钾或熟石灰调pH为碱性后使用菱镁矿粉、方解石粉、白云石粉、碱石灰粉、硫化钠等活性组分吸附废水中的镉，加酸调节pH至中性，废水中的镉可达标排放的技术方法。但该技术操作步骤繁琐，吸附剂再生困难，原水池仍会产生少许沉淀，造成二次污染，工业适用性有限。
镉是一种稀散金属，常与其它金属伴生而难以提炼，且在自然界的分布也较为稀少。地壳中镉的平均丰度仅有0.08-0.5mg/L。近年来，液膜分离技术在含铬(VI)和镉(II)的废水治理中也得到了一定的探索。文献《Carrier-mediated transport of toxicelements through liquid membranes:Transport of Cd(II)from high salinitychloride medium through supported liquid membrane containing TBP/cyclohexane》(H.G.Nowier，Journal of Membrane Science，2000年)通过负载有环己烷和TBP的SLM能实现对镉(II)的去除。上述基于SLM的膜萃取方法，萃取与反萃同步，操作简便，但由于SLM稳定性较差而限制了其工业化应用。与SLM相比，聚合物包容液膜PIM能通过聚合物将离子液体等一些液相载体有效包埋共存于聚合物基质中，形成的一种具有良好萃取稳定性的液膜分离技术，同样具备萃取和反萃同步的优势。PIM载体用量更少，操作过程稳定，膜制备技术简便且能反复利用，更具备工业化扩大应用的条件。但较低的扩散系数一直是聚合物凝胶膜在应用方面的一大障碍。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种能对含危重金属铬(Ⅵ)和镉(II)具有快速去除、选择性分离、提取、富集，且操作方便的电膜萃取方法。本发明利用季铵盐型离子液体自身对阴离子的高选择性交换能力，借助阴极电场电势对阴离子的加速传质效应，可实现对重金属废水中的铬(VI)和镉(II)与其它金属阳离子间，高效、高选择性地萃取、分离及富集，包括对含有重金属铬(VI)或镉(II)废水的达标排放，以及对各种水体中低浓度金属铬(VI)和镉(II)的回收再利用的前处理过程。本发明提供了实现上述目的的无害化治理技术。
本发明提供的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐型离子液体聚合物包容液膜：按照质量比将3.0-3.5％的基础聚合物、2.0-3.0％的季铵盐型离子液体、1.5％-12.5％的助剂和81.0-93.5％的挥发性有机溶剂混合，搅拌形成均相铸膜液，倒入平底容器中，在常压静置下将溶剂挥发至恒重，得到一定厚度的透明凝胶状的季铵盐型离子液体聚合物包容液膜；
(2)搭建电膜萃取处理装置：用步骤(1)所得的季铵盐离子液体型聚合物包容液膜，安装在含重金属铬(VI)或镉(II)的工业废水的与铬(VI)或镉(II)的浓缩池之间，将两池分隔开，设定膜两侧池中的酸碱条件；在两侧池中分别各安装一根与外电场相接的铂电极；
(3)重金属铬(VI)或镉(II)的电膜萃取与分离：根据萃取对象，分别设置膜两侧溶液环境条件，接通电源负极接工业废池水，正极接浓缩池，在设定的直流电压下，持续将工业废水中的铬(VI)或镉(II)传输到浓缩池中，直至达到铬(VI)与镉(II)90％以上的选择性分离，即完成对重金属铬(VI)和镉(II)的分离。
优选的，所述步骤(1)中，铸膜液中的基础聚合物为平均分子量为15-25万的聚氯乙烯或聚六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物。
优选的，所述载体为季铵盐型离子液体，三辛基甲基氯化铵Aliquat336。
优选的，所述助剂为正辛醇、月桂醇、月桂酸或二(2-乙基己基)磷酸酯。
优选的，所述挥发性有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)和N,N-二甲乙酰胺(DMF)中的一种或两种的混合物。
优选的，所述步骤(1)中，在室温下将混合物搅拌溶解形成均相溶液，然后将均相溶液在平底容器中铺展至1.0-2.0mm的厚度，在25～85℃间进行溶剂挥发，最终膜厚度控制在170～250μm。
优选的，所述步骤(2)中，所述搭建电膜萃取处理装置的方法是将步骤(1)所得离子液体型聚合物包容液膜，用边缘衬有密封垫的两个聚四氟乙烯框夹紧并确保无缝隙，将其密封安置于由含有重金属铬(VI)或镉(II)的工业废水池与铬(VI)或镉(II)的浓缩池两个相接部位，两池间的溶液只能通过液膜部分进行萃取传质。
优选的，所述步骤(3)中，对铬(VI)或镉(II)相互间的分离，或铬(VI)与镉(II)和溶液中的其它金属离子相分离的两相条件，分别设定为：
a)选择性去除或提取铬(VI)时：
工业废水池中的溶液为pH在0.5～3范围内的盐酸、硝酸或硫酸介质的酸性溶液；其中，铬(VI)的浓度为6-50mg/L；
浓缩池的溶液为0.01～1.0M的氢氧化钠碱性溶液；
b)在选择性去除、萃取镉(II)时：
工业废水池中的溶液为0.5M的盐酸溶液，或含氯离子浓度为0.1～0.5M的pH为1～5的酸性溶液；其中，镉(II)的浓度为0～50mg/L；
浓缩池的溶液为0.01～0.05mol/L的EDTA-2Na溶液和0.001M氢氧化钠溶液的混合液；
c)在镉(II)与铬(VI)共存时，应优先提取铬(VI)后，再提取镉(II)。
优选的，所述步骤(3)中，直流电压为10-50V。
本发明实施上述技术方案的优点与有益效果在于：
本发明提出了一种通过外电场驱动离子液体型聚合物包容液膜对镉和铬的萃取、分离技术，可通过改变离子液体型聚合物包容液膜两侧的料液相和解析相条件，并通过外加直流电源的辅助方式，以外电场电压驱动提高液膜传输速率，解决其传质速率慢，工效低的问题。该技术提供了一种高效、绿色、环保的重金属污染治理方法，同时，也能为铬(VI)、镉(II)等金属的湿法冶炼、回收再生等提供参考。
本发明实施上述技术方案的创新之处在于：
(1)本发明提供了一种针对含镉、铬或二者共存的废水，快速、高选择性地分别去除、提取、分离铬(Ⅵ)或镉(Ⅱ)的膜产品和新型技术，解决了在传统的絮凝或共沉淀技术下，将水相中的重金属铬或镉与其它共存离子混合沉降、固化而无法再生回收的问题。
(2)本发明通过进行铬(Ⅵ)和镉(Ⅱ)的选择性去除、提取或分离的技术和方法，离子液体型聚合物包容液膜产品的制备及电膜萃取操作过程，简便易行，试剂用量少，环境污染小，传输速率快，符合高效、节能、环保的要求。在环境保护和湿法冶金领域具有良好的应用潜能。
(3)本发明尤其适用于主要以铬(Ⅵ)和镉(Ⅱ)为电镀主成份的电镀废水中，铬或镉间进行分离、提取和回收的连续化操作。本发明提供的技术对两种重金属的富集倍数大，能耗低，流程简单，操作条件温和。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明提供的重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，包括以下步骤：
步骤1：制备离子液体型聚合物包容液膜：按照质量比将3.0-3.5％的基础聚合物(平均分子量为15-25万的聚氯乙烯或聚六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物)、2.0-3.0％的季铵盐型离子液体(三辛基甲基氯化铵Aliquat336或三甲基十二烷基氯化铵)、1.5％-12.5％的助剂(正辛醇、月桂醇、月桂酸或二(2-乙基己基)磷酸酯)、81.0-93.5％的挥发性有机溶剂(四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)或N,N-二甲乙酰胺(DMF)中的一种或两种)混合搅拌形成均相铸膜液，倒入平底的玻璃或聚四氟乙烯中，在室温下将混合物搅拌溶解形成均相溶液，然后将均相溶液在平底容器中铺展为1.0-2.0mm的厚度，在25～45℃，常压静置下将溶剂挥发至恒重，得到厚度在170～250μm之间的透明薄膜，即为离子液体型聚合物包容液膜。
步骤2：搭建电膜萃取处理装置：用步骤(1)所得离子液体型聚合物包容液膜把含重金属铬(VI)或镉(II)的工业废水(料液相)，与铬(VI)或镉(II)的浓缩池(反萃相)分隔开，并固定在两池的中间部分，设定膜两侧池中的酸碱条件。在两侧池中，分别各安装一根铂电极，外电场由直流稳压电源连接。
搭建电膜萃取处理装置的方法是：将步骤(1)所得离子液体型聚合物包容液膜，用千分尺多次测量选择厚度在170～250um间的步骤(1)所得离子液体型聚合物包容液膜，用边缘衬有密封垫的两个聚四氟乙烯框夹紧并确保无缝隙，将其密封安置于两个溶液池的中心相接部位，将两池分隔开并安置于两池的中间部分，要确保膜框两侧的溶液无缝隙，两池间的溶液只能通过离子液体型聚合物包容液膜部分进行萃取传质。其中一侧池由含有重金属铬(VI)或镉(II)的工业废水(作为料液相)，另一侧池为铬(VI)或镉(II)的接受池(作为反萃相)。
步骤3：重金属铬(VI)或镉(II)的电膜萃取与分离：根据萃取对象，分别设置膜两侧溶液环境条件，接通电源，负极接料液相，正极接反萃相，在设定的直流电压下，持续将料液相中的铬(VI)或镉(II)传输到反萃相(接受池)中，直至料液相中的铬(VI)或镉(II)含量降低到排放标准，或达到铬(VI)与镉(II)90％以上的选择性分离，切断电源，停止传质。传质过程中可在反萃相中定时适当补充相关溶液保持溶液环境，以保证持续稳定的传质速率。
上述对铬(VI)或镉(II)进行选择性萃取或分离的两相条件有一定的区别：
1.当优先考虑选择性去除或提取铬(VI)时：
1)电膜萃取铬(VI)时，溶液料液池中的溶液环境应设定为pH在1～3范围内的盐酸、硝酸或硫酸介质的酸性溶液。铬(VI)的浓度范围为6-50mg/L；
2)若为铬(VI)与镉(II)共存的料液且以其二者的分离为目的时，不宜以盐酸、硝酸为酸性介质的来源；
3)接受相(反萃池)的溶液环境为0.01～1.0M的氢氧化钠溶液。
2.当考虑从料液中选择性提取镉(II)时：
1)料液相的溶液条件设定为在盐酸为酸性介质来源，且其中氯离子浓度应在0.1～0.5mol/L，或含氯离子浓度为0.5M的pH为1～5的酸性溶液；镉(II)的浓度范围为0～50mg/L之间；
2)反萃相为浓度为0.01～0.05mol/L的EDTA-2Na溶液和0.001M氢氧化钠溶液的混合液。
3)在镉(II)与铬(VI)共存时，应优先提取铬(VI)后，再提取镉(II)。
步骤(3)所述的通过离子液体型聚合物包容液膜电膜萃取铬(VI)或镉(II)时，两相溶液中的铂电极与电源的连接方式，根据对铬(VI)和镉(II)的提取要求，分别设定为：料液相池中的铂电极均与直流电源的负极相接，反萃相中的铂电极与直流稳压电源的正极相连接。直流电压范围为10-50V。
通过电膜萃取、分离、富集铬或镉的连续操作时，要注意观察操作系统中的电流密度和两相溶液环境中的电解现象，并及时在两相中补充适量的酸或碱，以维持传质的稳定和持续。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明。
实施例1：
按质量百分比计，将3.5％的聚氯乙烯，2.0％的三辛基甲基氯化铵，2.0％的正辛醇和92.5％的四氢呋喃混合磁力搅拌至均相透明铸膜液，将铸膜液倒入水平静置的平底密闭容器中，保持与大气相通，在25℃下挥发至恒重得到离子液体型聚合物包容液膜。将离子液体型聚合物包容液膜安装在渗透装置的中心连接部分。其中有效膜面积为3.14cm2厚度为220μm，料液相为100mL的含铬(VI)和镉(II)均为15mg/L的模拟含铬、镉废水。
1)调节料液的pH为1.3(HCl)。解析相为浓度为0.1mol L-1体积为100ml的氢氧化钠溶液。接入外接直流电源，将阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，分离操作电压为10V。经5h连续萃取后，料液相铬(VI)和镉(II)浓度分别为0.6mg L-1和15mg/L。此时，料液中的铬(VI)已达到工业排放标准(低于1mg/L)。
2)增加料液相的HCl浓度为0.5mol L-1，解析相换为浓度为0.01mol L-1体积为100ml的乙二胺四乙酸二钠(EDTA.2Na)溶液，继续以外接直流电源的阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，设定操作电压为10V。继续16h连续萃取后，料液相镉(II)浓度为0.07mg/L，渗透系数为12.31μm s-1。此时原液中的Cd(II)已达到工业排放标准(低于0.1mg/L)。
3)分别收集铬(VI)和镉(II)的反萃相，调整反萃相的碱度或EDTA浓度，用于作为继续从新的料液中提取铬(VI)或镉(II)的接受相。直至反萃相中的铬(VI)或镉(II)浓度达到电解或沉淀铬、镉的需求。
实施例2：
按质量百分比计，将3.46％的聚氯乙烯，2.08％的三辛基甲基氯化铵，2.08％的月桂醇，和92.38％的四氢呋喃和N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)各一半的混合物，磁力搅拌至均相透明铸膜液，将铸膜液倒入水平静置的平底密闭容器中，保持与大气相通，在85℃下挥发至恒重得到含有保护剂月桂醇的离子液体型聚合物包容液膜。将膜安装在渗透装置的中心连接部分。有效膜面积为3.14cm2厚度为220μm，以100mL含铬(VI)和镉(II)均为15mg/L的模拟溶液为料液相。
1)设定料液相的pH为0.5(HCl)，解析相为浓度0.01mol L-1体积为100ml的氢氧化钠溶液，直流电源的阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，操作电压为20V。5h连续萃取后，料液相铬(VI)和镉(II)浓度分别为0.7mg L-1和15mg/L，铬(VI)的传质渗透系数为31.85μm s-1。铬(VI)的达到排放标准。
2)增加料液相HCl浓度为0.5mol L-1，解析相为浓度为0.01mol L-1体积为100ml的乙二胺四乙酸二钠溶液，电压为20V，阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，在15h连续萃取后，料液相镉(II)浓度为0.07mg/L，镉(II)的传质渗透系数为14.45μm s-1。镉(II)已实现达标处理。
3)分别收集铬(VI)和镉(II)的反萃相，调整反萃相的碱度或EDTA浓度，用于继续从新的料液中提取铬(VI)或镉(II)的接受相。直至反萃相中的铬(VI)或镉(II)浓度达到电解或沉淀铬、镉的需求。
实施例3：
按质量百分比计，将3.0％的聚六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物，3.0％的三辛基甲基氯化铵，12.5％的月桂酸，和41.5％的N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)和40％的四氢呋喃的混合液，磁力搅拌至均相透明铸膜液，将铸膜液倒入水平静置的平底密闭容器中，保持与大气相通，在65℃下挥发至恒重得到含有保护剂月桂酸的离子液体型聚合物包容液膜。取出后将膜安装到渗透装置的中心连接部分。其中有效膜面积为3.14cm2，厚度为250μm，以100mL含铬(VI)和镉(II)均为15mg/L的模拟溶液为料液相。
1)设定料液相的pH为3，解析相为浓度为0.01mol L-1体积为100ml的氢氧化钠溶液，直流电源的阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，操作电压为15V。5h连续萃取后，料液相铬(VI)和镉(II)浓度分别为0.84mg L-1和15mg/L，铬(VI)的传质渗透系数为34.39μms-1。铬(VI)的达到排放标准。
2)将料液相调整为HCl浓度为0.5mol L-1，解析相为浓度为0.01mol L-1体积为100ml的氢氧化钠溶液，电压为15V，阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，在12h连续萃取后，料液相镉(II)浓度为0.085mg/L，镉(II)的传质渗透系数为27.35μm s-1。镉(II)已实现达标处理。
3)分别收集铬(VI)和镉(II)的反萃相，调整反萃相的碱度或EDTA浓度，用于继续从新的料液中提取铬(VI)或镉(II)的接受相。直至反萃相中的铬(VI)或镉(II)浓度达到电解或沉淀铬、镉的需求。
实施例4：
按质量百分比计，将3.0％的聚氯乙烯，2.0％的三辛基甲基氯化铵，1.5％的二(2-乙基己基)磷酸酯，和93.5％的四氢呋喃混合磁力搅拌至均相透明铸膜液，将铸膜液倒入水平静置的平底密闭容器中，保持与大气相通，在25℃下挥发至恒重得到含有助剂二(2-乙基己基)磷酸酯的离子液体型聚合物包容液膜。取出后将膜安装到渗透装置的中心连接部分。其中有效膜面积为3.14cm2，厚度为170μm，以100mL含铬(VI)和镉(II)均为15mg/L的模拟溶液为料液相。
1)设定料液相的pH为0.5，解析相为浓度为0.01mol L-1体积为100ml的氢氧化钠溶液，直流电源的阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，操作电压为50V。5h连续萃取后，料液相铬(VI)和镉(II)浓度分别为0.81mg L-1和15mg/L，铬(VI)的传质渗透系数为37.34μms-1。料液中的铬(VI)达到排放标准。
2)调整剩余料液相中HCl浓度为0.5mol L-1，解析相为浓度为0.01mol L-1体积为100mL的乙二胺四乙酸二钠溶液，电压为50V，阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，在11h连续萃取后，料液相镉(II)浓度为0.079mg/L，镉(II)的传质渗透系数为30.48μm s-1。镉(II)已实现达标处理。
3)分别收集铬(VI)和镉(II)的反萃相，调整反萃相的碱度或EDTA浓度，用于继续从新的料液中提取铬(VI)或镉(II)的接受相。直至反萃相中的铬(VI)或镉(II)浓度达到电解或沉淀铬、镉的需求。
实施例5：
按质量百分比计，将3.5％的聚氯乙烯，3.0％的三甲基十二烷基氯化铵，12.5％的正辛醇，和81.0％的四氢呋喃混合磁力搅拌至均相透明铸膜液，将铸膜液倒入水平静置的平底密闭容器中，保持与大气相通，在25℃下挥发至恒重得到含有助剂二(2-乙基己基)磷酸酯的离子液体型聚合物包容液膜。取出后将膜安装到渗透装置的中心连接部分。其中有效膜面积为3.14cm2，厚度为220μm。
1)设定料液相的pH为1.3，解析相为浓度为0.01mol L-1体积为100ml的氢氧化钠溶液，直流电源的阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，操作电压为10V。4h连续萃取后，料液相铬(VI)和镉(II)浓度分别为0.73mg/L和15mg/L，铬(VI)的传质渗透系数为45.12μm s-1。铬(VI)的达到排放标准。
2)增加料液相HCl浓度为0.5mol L-1，解析相为浓度为0.01mol/L体积为100ml的乙二胺四乙酸二钠溶液，电压为10V，阴极铂置于料液相，阳极铂置于解析相，在13h连续萃取后，料液相镉(II)浓度为0.08mg/L，镉(II)的传质渗透系数为19.32μm s-1。镉(II)已实现达标处理。
3)分别收集铬(VI)和镉(II)的反萃相，调整反萃相的碱度或EDTA浓度，用于继续从新的料液中提取铬(VI)或镉(II)的接受相。直至反萃相中的铬(VI)或镉(II)浓度达到电解或沉淀铬、镉的需求。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备季铵盐型离子液体聚合物包容液膜：按照质量比将3.0-3.5％的基础聚合物、2.0-3.0％的季铵盐型离子液体、1.5％-12.5％的助剂和81.0-93.5％的挥发性有机溶剂混合搅拌形成均相铸膜液，倒入平底容器中，在常压下静置并将溶剂挥发去除至恒重，得到一定厚度的透明的凝胶状季铵盐型离子液体聚合物包容液膜；
(2)搭建电膜萃取处理装置：用步骤(1)所得的季铵盐型离子液体聚合物包容液膜，安装在含重金属铬(VI)或镉(II)的工业废水的与铬(VI)或镉(II)的浓缩池之间，并将两池物料通过液膜分隔开；设定液膜两侧池中的酸碱条件；在两侧池中分别各安装一根与外电场相接的铂电极；
(3)重金属铬(VI)和镉(II)的电膜萃取与分离：根据萃取对象，分别设置膜两侧溶液环境条件，接通电源负极接工业废池水，正极接浓缩池，在设定的直流电压下，持续将工业废水中的铬(VI)或镉(II)传输到浓缩池中，直至达到铬(VI)与镉(II)90％以上的选择性分离。
2.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铸膜液中的基础聚合物为平均分子量为15-25万的聚氯乙烯或聚六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物。
3.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述季铵盐型离子液体为三辛基甲基氯化铵Aliquat336或三甲基十二烷基氯化铵。
4.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述助剂为正辛醇、月桂醇、月桂酸或二(2-乙基己基)磷酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述挥发性有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺(DMAc)或N,N-二甲乙酰胺(DMF)中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在室温下将混合物搅拌溶解形成均相溶液，然后将均相溶液在平底容器中铺展至1.0-2.0mm的厚度，在25～85℃进行溶剂挥发，最终膜厚度控制在170～250μm。
7.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述搭建电膜萃取处理装置的方法是将步骤(1)所得离子液体型聚合物包容液膜，用边缘衬有密封垫的两个聚四氟乙烯框夹紧并确保无缝隙，将其密封安置于由含有重金属铬(VI)或镉(II)的工业废水池与铬(VI)或镉(II)的浓缩池两个相接部位，两池间的溶液只能通过液膜部分进行萃取传质。
8.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对铬(VI)或镉(II)相互间的分离，或铬(VI)与镉(II)和溶液中的其它金属离子相分离的两相条件，分别设定为：
a)选择性去除或提取铬(VI)时：
工业废水池中的溶液为pH在1～3范围内的盐酸、硝酸或硫酸介质的酸性溶液；其中，铬(VI)的浓度为6-50mg/L；浓缩池的溶液为0.01～1.0M的氢氧化钠碱性溶液；
b)在选择性去除、萃取镉(II)时：
工业废水池中的溶液为0.5M的盐酸溶液，或含氯离子浓度为0.1～0.5M的pH为1～5的酸性溶液；其中，镉(II)的浓度为0～50mg/L；浓缩池的溶液为0.01～0.05mol/L的EDTA-2Na溶液和0.001M氢氧化钠溶液的混合液；
c)在镉(II)与铬(VI)共存时，应优先提取铬(VI)后，再提取镉(II)。
9.根据权利要求1所述的一种重金属铬(VI)和镉(II)的分离方法，其特征在于，所述步骤(3)中，直流电压为10-50V。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579509A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 西安建筑科技大学 一种光极膜及快速定量检测Cd(II)的方法
CN112620334A (zh) * 2020-11-30 2021-04-09 衡阳师范学院 从污染土壤中回收重金属的方法
CN112813261A (zh) * 2020-12-29 2021-05-18 六盘水师范学院 一种用于湿法冶金分离贵、贱金属以及稀有元素的聚合物包容膜
CN114657374A (zh) * 2022-03-25 2022-06-24 六盘水师范学院 一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用
CN114836632A (zh) * 2022-06-14 2022-08-02 桐乡市思远环保科技有限公司 一种用离子液体萃取镉的方法
CN116395779A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 赛恩斯环保股份有限公司 一种从污酸硫化后液中抑镉萃氟的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86101730A (zh) * 1986-03-19 1987-09-16 中国原子能科学研究院 静电式准液膜分离方法及其装置
US6350419B1 (en) * 2000-02-04 2002-02-26 Commodore Separation Technologies Inc. Combined supported liquid membrane/strip dispersion process for the removal and recovery of metals
CN101264427A (zh) * 2008-05-08 2008-09-17 南京奥特高科技有限公司 离子交换性能的膜材料及其应用
CN101713714A (zh) * 2009-12-29 2010-05-26 南京工业大学 大块液膜分离富集环境水体中镉离子和铅离子的方法
CN105540718A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 西安建筑科技大学 一种液膜及其用于酚类有机物富集回收的应用
CN106906369A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 北京有色金属研究总院 一种利用协同萃取技术从重金属废水中回收铜、锌、镍、镉的工艺
CN108261930A (zh) * 2017-12-19 2018-07-10 西安建筑科技大学 一种铟的聚合物包容液膜、制备方法及其应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86101730A (zh) * 1986-03-19 1987-09-16 中国原子能科学研究院 静电式准液膜分离方法及其装置
US6350419B1 (en) * 2000-02-04 2002-02-26 Commodore Separation Technologies Inc. Combined supported liquid membrane/strip dispersion process for the removal and recovery of metals
CN101264427A (zh) * 2008-05-08 2008-09-17 南京奥特高科技有限公司 离子交换性能的膜材料及其应用
CN101713714A (zh) * 2009-12-29 2010-05-26 南京工业大学 大块液膜分离富集环境水体中镉离子和铅离子的方法
CN105540718A (zh) * 2015-12-10 2016-05-04 西安建筑科技大学 一种液膜及其用于酚类有机物富集回收的应用
CN106906369A (zh) * 2015-12-22 2017-06-30 北京有色金属研究总院 一种利用协同萃取技术从重金属废水中回收铜、锌、镍、镉的工艺
CN108261930A (zh) * 2017-12-19 2018-07-10 西安建筑科技大学 一种铟的聚合物包容液膜、制备方法及其应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘茉娥 等编著: "《膜分离技术》", 31 August 1998 *
朱长乐 等编: "《化学工程手册 第18片 薄膜过程》", 31 December 1987 *
王湛 等主编: "《膜分离技术基础》", 31 August 2006 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111579509A (zh) * 2020-05-29 2020-08-25 西安建筑科技大学 一种光极膜及快速定量检测Cd(II)的方法
CN112620334A (zh) * 2020-11-30 2021-04-09 衡阳师范学院 从污染土壤中回收重金属的方法
CN112813261A (zh) * 2020-12-29 2021-05-18 六盘水师范学院 一种用于湿法冶金分离贵、贱金属以及稀有元素的聚合物包容膜
CN112813261B (zh) * 2020-12-29 2021-09-07 六盘水师范学院 一种用于湿法冶金分离贵、贱金属以及稀有元素的聚合物包容膜
CN114657374A (zh) * 2022-03-25 2022-06-24 六盘水师范学院 一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用
CN114836632A (zh) * 2022-06-14 2022-08-02 桐乡市思远环保科技有限公司 一种用离子液体萃取镉的方法
CN116395779A (zh) * 2023-06-07 2023-07-07 赛恩斯环保股份有限公司 一种从污酸硫化后液中抑镉萃氟的方法
CN116395779B (zh) * 2023-06-07 2023-09-26 赛恩斯环保股份有限公司 一种从污酸硫化后液中抑镉萃氟的方法

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