电池中含有许多贵重和有毒的金属,如锌、锰、镍、镉、锂和汞等。随着电子产品的更新换代,电池用量增长迅速,废弃电池大量累积,废电池的回收日趋紧迫。溶剂萃取法是湿法冶金的成熟技术,对金属稀溶液具有较高的回收率,天一萃取CWL-M型离心萃取机采用溶剂萃取法从废电池中萃取回收锌锰金属离子。
将ZnSO4、MnSO4水溶液用浓硫酸调节PH值,并与萃取剂混合置于CWL-M型离心萃取机中离心分相。
影响锌、锰离子萃取率的因素
1、萃取剂的影响 由于金属离子呈较强的碱性,中性和酸性磷氧类萃取剂是适宜的选择对象。研究表明,与一般金属萃取的结果相类似,酸性磷氧类的萃取剂(P204)萃取效果更佳,且碱性强的组分(Zn2+)优先萃取入有机相;在酸性条件下。可以明显地提高中性磷氧类萃取剂对于Zn2+的萃取效果。
2、萃取剂浓度的影响 随萃取剂浓度的增大,Zn2+ 和Mn2+ 的D值随之增大,较高浓���的萃取剂组成有利于提高萃取率;随平衡水相金属离子浓度c的增大,D值呈下降趋势,这是化学萃取的典型特征。值得提及的是,由于P204与金属离子之间的反应为离子交换,且因Zn2+ 碱性强于Mn2+ 而被优先萃取,提高萃取剂浓度不仅可以提高萃取率,而且也可以提高Zn2+ 优先萃取的权重。
3、稀释剂种类的影响 选择极性和非极性两种稀释剂,甲苯和正己烷,进行了稀释剂对萃取平衡影响的实验研究,研究表明,以极性小的正己烷为稀释剂时的平衡分配系数大于极性强的甲苯体系,相比之下,在正己烷中,锌的萃取选择性更大。这一现象可能是由于稀释剂与P204之间的作用力强会减少P204对于金属萃取的份额所至。无论从萃取剂的成本还是萃取效果考虑,非极性的稀释剂都是优先选择的对象。
4、PH值的影响 一般而言,磷氧类萃取剂对金属的萃取属阳离子交换机理,升高溶液的PH值有利于提高金属离子的萃取率。PH值对P204萃取Zn2+ 和Mn2+ 平衡的研究结果表明,与其他磷氧类萃取剂萃取金属离子的结果相类似,PH值对萃取平衡的影响很大,提高溶液的ph值,Zn2+ 和Mn2+ 的萃取分配系数大幅度增加;相比之下,Mn2+ 分配系数的变化幅度大于Zn2+ 的结果;同时,较小的萃取剂浓度,在较高的ph值条件下,可以获得同样的萃取效果。实际应用过程中,可以考虑优化选择P204的浓度和溶液的PH值。
锌锰混合离子的萃取分离
模拟废电池的锌、锰组成,并配制不同浓度的锌锰双溶质溶液,采用P204/煤油为萃取剂,进行双溶质萃取平衡的实验研究,结果表明,与单溶质的结果相类似,P204优先萃取锌,随溶质浓度的升高,锌、锰的萃取选择性呈下降趋势;比较不同萃取剂浓度下的结果,在较低浓度范围内,以选择性为目标函数,存在最优的萃取剂组成,随溶质浓度的升高,高浓度P204的锌、锰选择性有所增大,这可能与萃取剂的化学计量饱和浓度有关。
天一萃取使用CWL-M型离心萃取机萃取分离废旧电池中的锌、锰金属离子对环境无污染,是废电池处理的设备。