剪切解絡-超濾分離金屬關鍵指標預測與驗證①

侯 奔， 高 靜， 邱運仁， 王春育

（1.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012； 2.中南大學 化學化工學院，湖南 長沙 410083； 3.石嘴山市潤澤供排水有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

金屬離子與絡合劑絡合，形成的大分子絡合物被超濾膜截留的過程稱為絡合-超濾［1－3］。 剪切解絡-超濾是指通過施加一定強度的剪切力，使金屬絡合物解絡為金屬離子和再生的絡合劑，金屬離子透過超濾膜，實現與原料液分離［4－5］。 剪切解絡-超濾是一種新型、環保的金屬分離技術。

在剪切解絡-超濾恒容實驗中，隨著滲透液流出，需向料液桶中添加與滲透液等體積的超純水，直至金屬離子被完全分離。 金屬離子的滲透率、初始濃度與滲透液體積之間存在一定數學關系。 原料液、滲透液、回流液中的金屬離子遵循質量守恒定律。 通過數學建模，對金屬離子濃度、回收率、體積稀釋倍數等關鍵指標進行預測，可避免大量的試錯實驗。 本文借助數學及計算機方法［6］，采用CodeBlocks17.12 軟件編寫程序，建立了剪切解絡-超濾工藝指標預測模型，實現了關鍵指標的預測，并用實驗進行了驗證。

1 實 驗

1.1 實驗試劑

聚丙烯酸鈉（PAAS），平均分子質量數百萬，天津市光復精細化工研究所生產；硫酸鎳（NiSO4），分析純，天津市大茂化學試劑廠生產；氧化鑭（La2O3），含量99.99%，山東豪順化工有限公司生產；鈷標準溶液，Co2＋含量1 000 μg/mL，鋼鐵研究總院生產。

1.2 實驗對象

根據鎳氫動力電池生產廢水的金屬含量［7－9］，配制模擬廢水，廢水中各金屬離子含量見表1。

表1 模擬廢水中金屬離子含量/（μg·L－1）