一种协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，用于处理含 铜、镉、铅和锌离子的酸性废水，属于湿法冶金领域。
【背景技术】：
[0002] 2015年4月国家出台了水污染防治行动计划，要求狠抓工业污染防治，其中有色 金属行业是重要污染源之一。矿山废水排放导致河流、土地受重金属污染面积逐年递增，为 防止污染问题加剧，从源头上解决重金属废水排放问题已迫在眉睫。
[0003] 国内对酸性矿山废水的处理方法很多，但各有利弊。比如化学法处理成本高、效果 不稳定。微生物法虽然安全方便，但对重金属离子具有选择性，难以全面清除重金属污染 物。溶剂萃取法作为湿法冶金工艺流程中分离金属离子的操作过程，其技术已经发展到较 为成熟的阶段，将溶剂萃取法借鉴到重金属废水处理中，能很好的完善重金属废水处理工 艺，并加强重金属离子的回收，具有良好的环境效益和经济效益。
[0004] 矿山废水成分复杂，采用单一萃取体系金属离子分离难度大，工艺流程长，分离效 果不理想。而协同萃取体系具有提高萃取速率和萃取选择性，增强萃合物稳定性，改善萃合 物在有机相中溶解度等一系列优势。国外有研究者采用Versatic 10和LIX 63协萃体系从 含有铜、锌和猛等离子的溶液中分离镍和钴离子（Cheng C. Y.，Hydrometallurgy，2006)。中 国专利采用协同萃取法分离镍（CN 103184337A、CN 103421952A)、稀土（CN 102041384A、 CN101294244B)等元素。对于金属离子浓度较低，成分复杂的溶液需进一步探索分离效果良 好的协同萃取体系。
【发明内容】
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[0005] 本发明为高效率分离铜废石场废水中的重金属离子，从源头上解决重金属废水污 染问题，提供一种协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法。该协同萃取方法可以 将废水中的重金属离子（Cu2+、Pb'Zn2+、Cd2+)富集于有机相中，杂质离子（Ca'Mg 2+)残留 在水相中，使水相中重金属离子浓度大大降低，达到重金属废水排放标准。
[0006] 本发明的具体技术方案，包括以下步骤：
[0007] 本发明采用羧酸萃取剂与醛肟、酮肟萃取剂按一定比例混合后形成协同萃取剂， 再经稀释剂稀释，与含重金属离子的溶液或矿山废水发生反应萃取分离重金属离子（Cu' Pb2+、Zn2+、Cd2+)与杂质离子（Ca2+、Mg 2+)，被萃取重金属离子经洗涤、分步反萃取获得金属产 品。
[0008] 所述协同萃取剂中羧酸萃取剂为Mextral V10。
[0009] 所述协同萃取剂中醛肟、酮肟萃取剂为Mextral 622H或Mextral 973H。
[0010] 所述协同萃取剂中羧酸萃取剂需皂化，醛肟、酮肟萃取剂无需皂化。
[0011] 所述协同萃取剂中羧酸萃取剂经l〇mol/L NaOH溶液皂化，皂化率为50%、60%、 70 % 和 80%。
[0012] 所述协同萃取剂中羧酸萃取剂与醛肟、酮肟萃取剂按一定体积比混合，其中羧酸 萃取剂占50% -95%，醛肟、酮肟萃取剂占50% -5%。
[0013] 所述稀释剂为DT-100或磺化煤油。
[0014] 所述协同萃取剂与稀释剂按体积比1 : 9、1 : 8、1 : 7、1 : 6、1 : 5和1 : 4混 合。
[0015] 所述有机相由协萃剂和稀释剂组成，水相为待萃取溶液或矿山废水，有机相与水 相按体积比2 : 1、1 : 1、1 : 1.5、1 : 2、1 : 3和1 : 4混合发生反应。
[0016] 所述协同萃取剂用于处理pH值为1. 5-5. 0的酸性矿山废水。
[0017] 本发明具有以下优点：
[0018] (1)与单一萃取体系相比，协同萃取体系通过一步萃取将重金属离子富集于有机 相中，简化了重金属离子与杂质离子分离工艺流程，具有重要的实际应用价值。
[0019] (2)采用该协同萃取方法得到萃余液pH值在7. 0左右，无需酸碱中和，直接排放不 会造成土地酸化，且降低了生产成本。
【具体实施方式】：
[0020] 实施例1 :
[0021] 针对某些具代表性的排放量大，周边受污染严重的矿山废水进行现场调研，并总 结一般酸性矿山废水特征，表1所示为根据矿山废水中金属离子成分及含量配制模拟溶 液，采用协同萃取体系分离溶液中的重金属离子（Cu2+、Pb2+、Zn' Cd2+)与杂质离子（Ca' Mg2+) 〇
[0022] 表1模拟溶液中金属离子成分及含量
[0024] 协萃剂中皂化羧酸萃取剂Mextral V 10与非皂化醛肟萃取剂Mextral 622H体积 比为2 : 3,协萃剂与稀释剂的体积比为1 : 5,皂化羧酸萃取剂采用10mol/L NaOH皂化， 皂化率为75%。水相为配制模拟溶液，有机相（由协萃剂和稀释剂组成）和水相的体积比 为1 : 1，混合置于摇床上振荡，振荡速度为150rpm，萃取时间为lOmin。
[0025] 经萃取得到萃余液中金属离子成分及含量如表2所示。萃余液pH值为6. 89，Cu2+、 Pb' Cd2+和 Zn 2+萃取率分别为 99. 9%、96· 6%、99· 8%和 95. 8%，Ca 2+、Mg2+萃取率分别为 16. 7%、13%〇
[0026] 表2萃余液中金属离子成分及含量
[0028] 实施例2
[0029] 以皂化羧酸萃取剂Mextral VlO与非皂化醛肟和酮肟萃取剂Mextral 973H为协 萃剂，对模拟溶液中的重金属离子（Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd 2+)与杂质离子（Ca2+、Mg2+)进行分离， 协萃剂中羧酸萃取剂Mextral VlO与醛H亏和酮B萃取剂Mextral 973H体积比为1 : 1，协 萃剂与稀释剂的体积比为I : 5,羧酸萃取剂采用lOmol/LNaOH皂化，皂化率为75%。水相 为配制模拟溶液，成分和含量如表1所示，有机相（由协萃剂和稀释剂组成）和水相的体积 比为1 : 1，混合置于摇床上振荡，振荡速度为150rpm，萃取时间为lOmin。
[0030] 经萃取得到萃余液中金属离子成分及含量如表3所示。萃余液pH值为6. 44， Cu' Pb2+、Cd2+和 Zn 2+萃取率分别为 99. 3%、98. 3%、98%和 99. 3%，Ca' Mg2+萃取率分别 为 11. 4%、6· 5%〇
[0031] 表3萃余液中金属离子成分及含量
[0033] 实施例3
[0034] 采用羧酸萃取剂Mextral VlO和醛肟萃取剂Mextral 622H混合的协萃体系对某 铜矿山废石场酸性水库积液池废水中重金属离子（Cu2+、Pb'Zn2+)与杂质离子（Ca'Mg 2+) 进行萃取分离。协萃剂中阜化羧酸萃取剂Mextral VlO与非阜化醛B萃取剂Mextral 622H 体积比为2 : 1，协萃剂与稀释剂的体积比为1 : 5,羧酸萃取剂皂化率为75%。水相为某 铜矿山废石场酸性水库积液池废水，PH值为2.2,成分及含量如表4所示。有机相（由协萃 剂和稀释剂组成）和水相的体积比为1 : 2,混合置于摇床上振荡，振荡速度为150rpm，萃 取时间为IOmin。
[0035] 经萃取得到萃余液中金属离子成分及含量如表5所示。萃余液pH值为3. 83，Cu2+、 Pb2+和 Zn 2+萃取率分别为 99. 1 %、100%和 66. 1 %，Ca 2+、Mg2+萃取率分别为 5. 2%、0· 41 %。
[0036] 表4某铜矿山积液池酸性废水化学组成及含量
【主权项】
1. 本发明是一种协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在于：采用 羧酸萃取剂与醛肟、酮肟萃取剂按一定比例混合后形成协同萃取剂，再经稀释剂稀释，与含 重金属离子的酸性废水发生反应萃取分离重金属离子（Cu' pb2+、Zn2+、Cd2+)与杂质离子 (Ca2Mg 2+)〇2. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述协同萃取剂中羧酸萃取剂为Mextral V10,醛H亏、酮H亏萃取剂为Mextral 622H或 Mextral973H〇3. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述协同萃取剂中羧酸萃取剂需皂化，醛肟、酮肟萃取剂无需皂化。4. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述协同萃取剂与稀释剂混合的体积比为1 : 9、1 : 8、1 : 7、1 : 6、1 : 5和1 : 4。5. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述协同萃取剂中羧酸萃取剂经IOmoVLNaOH溶液皂化，皂化率为50%、60%、70%和 80%〇6. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述协同萃取剂中羧酸萃取剂与醛肟、酮肟萃取剂按一定体积比混合，其中羧酸萃取剂 占50% -95%，醛肟、酮肟萃取剂占50% -5%。7. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述有机相由协萃剂和稀释剂组成，水相为待萃取溶液或铜废石场酸性废水，有机相与 水相按体积比为2 : 1、1 : 1、1 : 1.5、1 : 2、1 : 3和1 : 4混合发生反应。8. 如权利要求1所述的协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，其特征在 于：所述协同萃取剂用于处理PH值为1. 5-5. 0的酸性矿山废水。
【专利摘要】本发明涉及一种协同萃取分离铜废石场废水中重金属离子的方法，属于湿法冶金领域。本发明特征为：采用皂化的羧酸萃取剂与非皂化的醛肟、酮肟萃取剂按一定比例混合作为协同萃取剂，萃取分离铜废石场废水中的重金属离子(Cu2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+)与杂质离子(Ca2+、Mg2+)，重金属离子进入有机相，使得萃余液中重金属离子浓度大大降低，达到排放标准，且pH值为7.0左右，直接排放不会造成土地酸化，达到从源头上净化矿山废水的目的。该方法具有成本低、效率高、流程简单等特点。
【IPC分类】C02F1/26, C02F1/62, C02F103/16, C02F101/20
【公开号】CN105060384
【申请号】CN201510485792
【发明人】李晓晖, 艾仙斌, 胡淼, 何力, 计少石, 张国华, 丁建南
【申请人】江西省科学院生物资源研究所
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月3日