《磁性流體固定床萃取分離重金屬的理論分析與實驗研究》是依託北京科技大學，由官月平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁性流體固定床萃取分離重金屬的理論分析與實驗研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：官月平
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
低濃度重金屬廢液的工業排放造成嚴重的資源浪費和環境污染，急需回收和治理，十二五規劃把《重金屬污染綜合防治》提高到前所未有的高度。.針對液-液溶劑萃取、固-液固定床吸附分離技術在回收處理重金屬離子廢液過程中存在的問題，本項目將溶劑萃取和固定床兩種分離模式的優點集成於一體，同時克服了兩者各自的缺點，提出了一個全新的集成創新分離模式-磁性流體固定床萃取分離方法。.該方法利用高梯度磁性分離原理，將含萃取劑磁性流體以液滴的形式固定在分離柱金屬絲表面，構建一個磁性流體液滴在分離柱內均勻分布、具有一定孔隙率的磁性流體固定床。它在形式上類似於固定床，但其吸附劑是被高梯度磁場控制的含萃取劑磁性流體液滴，而非固體顆粒，它的分離機理與液-液萃取相同。.在前期工作基礎上，以重金屬實際分離體系為對象，本項目擬系統開展磁性流體固定床萃取分離模式的理論分析和實驗研究，為工業化處理解決關鍵科學問題和技術難題。
結題摘要
資源與環境問題成為制約我國經濟和社會可持續發展的關鍵瓶頸。本項目以低濃度重金屬廢水為對象，提出了一個全新的磁性流體固定床萃取分離技術方法。在此基礎上，系統地開展了磁性流體固定床萃取分離模式的理論分析和實驗研究，構建了磁性流體固定床萃取分離平台，實現了重金屬高效萃取分離過程。 合成出了平均粒徑為8.0 nm的Fe3O4顆粒，粒徑分布較窄，分散性好；將油酸在Fe3O4表面包裹形成一個具有雙分子層結構的疏水外殼，與萃取劑磷酸三丁酯分散在稀釋劑煤油中，製成了磁性流體萃取劑，比飽和磁化強度為12.85 emu/g。 通過模擬計算，設計了磁性流體固定床磁路部分最佳尺寸，其中，磁性分離室有效磁場空間為37mm×37mm×300mm。製造了C型和H型兩套釹鐵硼永磁體磁路系統，測量其工作氣隙中的磁場強度為3500高斯。 研究了磁性流體萃取劑在單根絲高梯度磁場中靜力學聚積理論和在多根絲高梯度磁場中的分布狀態，推導出了聚集半徑、輪廓面積和孔隙率的數學表達式。實驗測量了磁性流體分布狀態參數、孔隙分布狀態參數與其控制參數之間關係。 實驗研究了鐵磁性材料填充介質的類型和排列方式對磁性流體分布和孔隙分布狀態的影響。構建了兩套1L/h和5L/h規模的磁性流體固定床萃取分離裝置。 以模擬含金水溶液和模擬含鉻水溶液為萃取分離對象，研究了磁性流體固定床對金和鉻離子的萃取效果，結果顯示，（1）稀釋劑種類對萃取效果的影響不是很明顯；（2）pH值越低，萃取效果越好；（3）40%的TBP含量是理想的萃取劑含量；（4）流動相流速越低萃取效果越好；（5）Cr(VI)起始濃度越高萃取效果越好。 利用構建的5L/h規模的磁性流體萃取分離裝置，開展了含Cr製革廢水、含Cu電鍍廢水以及含Au冶金廢水等實際體系的重金屬廢水處理和資源回收技術開發工作。以含Cr製革廢水為例，Cr含量從50-100ppm降低到3ppm，達到了國家含鉻廢水的排放標準。
