新型分离技术在冶金中的应用

新型分离技术在冶金中的应用现代有色冶金工程专题讲座—冶金工程高萌1分离技术概述膜分离1.21.4萃取分离31.1色谱分离31.331.5其它分离技术

电化学分离1.1萃取分离萃取分离

是将样品中的目标化合物选择性地转移到另一相中或选择性地保留在原来的相中（转移非目标化合物），从而使目标化合物与原来的复杂基体相互分离的方法。利用物质在两相中的溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中而使其分离的技术。种类：溶剂萃取固相萃取超临界流体萃取1.1.1溶剂萃取（液液萃取）利用不同物质在互不相溶的两相（水相和有机相）间的分配系数的差异，使目标物质与基体物质相互分离。萃取三步骤：第一步，水相中的被萃取溶质与加入的萃取剂生成可萃取化合物（也称萃合物，通常是配合物）；第二步，在两相界面萃合物因疏水分配作用进入有机相；第三步，萃合物在有机相中发生化学反应。溶质最终在两相间达到动态分配平衡。萃取体系萃取体系由有机相和水相组成，有机相比重小，水相比重大，按比重差分为两个液层，互不相溶的相与相之间有界面，用机械方法可分开，达到分离的目的。萃取体系可以表示为：被萃取物（起始浓度范围）/水相组成/有机相组成（萃合物的分子式）主要萃取体系有：简单分子萃取体系、高温液—液萃取体系、中性配合萃取体系、离子缔合体系、协同萃取体系等①

简单分子萃取体系

I2/H2O/CCl4

TBP/H2O/煤油

HTTA/H2O/C6H6特点：

1）溶剂与被萃物之间无任何化学反应，被分配的物质在两相的分子状态相同。

2）在两相的分配主要取决于被分配物质在两相中溶解度差异。应用：1）有机化合物的分离提纯

2）制药工业生产抗菌素

3）冶金中回收萃取剂②高温液—液萃取体系M(NO3)X/LiNO3+KNO3/TBP－多联苯150℃LiNO3+KNO3低共熔点混合物（熔点为130℃）M：Eu、Nd萃取分配比可提高100～1000倍。存在问题：设备难以解决，萃取剂挥发损失大。③中性配合萃取体系是指被萃取物与萃取剂形成中性配合物后被萃取到有机相的体系。如果用表Mn+示水溶液中的金属阳离子，用L-表示水溶液中能够与阳离子结合的一价阴离子，加入的中性萃取剂为R，则中性配合萃取反应可表示为：

Mn++nL-+mR=MLn·mR应用：萃取强酸萃取金属离子④离子谛合萃取体系是指阴离子和阳离子在水相中相互缔合后进入有机相的体系。特点：1.萃取剂为碱性萃取剂胺类：RNH2R2NHR3N[R3NCH3]Cl含氧类萃取剂：醇（R-OH）、醚（R-O-R）、酮、酯2.被萃取的金属以络阴离子形式被萃取[FeCl4]−[CoCl4

]2−[TaF6]−3.萃取机理是以离子缔合体形式被萃取或者为阴离子交换萃取[FeCl4]−+[R3NH]+⇔[R3NH][FeCl4]应用实例N235萃取除Fe25%N235+15%ROH+60%煤油相比：O/A=1：3反萃液：H2ON235：高分子胺，比重大，粘度大以煤油为稀释剂，改善物理性能由于萃取剂及萃合物不能很好地溶解于煤油中，会出现三相，需要添加高碳醇。CO2+/Ni2+

分离CO2+，具有阴离子化的特性CO2++4Cl-→CoCl42-

萃入有机相［Cl-]>300g/l,CO2+萃取完全，而Ni2+

仍不被萃取，从而CO2+和Ni2+

分离

各种原料液除Fe乙醚萃铁仲辛醇萃取除Fe⑤协同萃取体系两种或两种以上萃取剂混合使用，测得的分配比称为D协，各个萃取剂在相同条件下单独使用时的分配比为D1,D2……DnD协＞D1+D2+……+Dn有协同效应D协＜D1+D2+……+Dn无协同效应凡是具有协同效应的萃取体系，称为协同萃取体系。目的：提高萃取能力萃取操作方法①单级萃取法

取一定体积的被萃取溶液，加入适当的萃取剂，调节至应控制的酸度。然后移入分液漏斗中，加入一定体积的溶剂，充分振荡至达到平衡为止。静置待两相分层后，轻轻转动分液漏斗的活塞、使水溶液层或有机溶剂层流人另一容器中，使两相彼此分离。②连续萃取实验技术连续萃取是将含有被分离物质的水相与有机相多次接触以提高萃取效率的萃取操作方式。液液转盘萃取塔塔的顶部和底部是澄清区，塔的中段为萃取区。互相接触的两种液体，可以间歇加入，也加连续加入，一般都用连续加入的方法。当采用并流操作时，两种液体同时从塔顶或者塔底加入塔内，当采用逆流操作时，不管间隙加料还是连续加料，都是重液从塔顶进入，轻液从塔底进入，这时，轻液和重液都可作为连续相。工艺流程振动筛板萃取装置溶剂萃取新技术①液相微萃取1996年Cantwell等提出微液-液相微萃取法(MD—LPME)。1999年Pedersen-Bjergaard等提出了中空纤维膜-液相微萃取法(HF～LPME)，由于中空纤维膜的保护，有机相比较稳定，且不容易被杂质污染.

LPME原理：两相萃取和三相萃取水-膜-有机相萃取水-膜-水相萃取②微波辅助溶剂萃取

微波萃取是指在微波能的作用下，用有机溶剂将样品基体中的待测组分溶出的过程。③加速溶剂萃取通过改变萃取条件，以提高萃取效率加快萃取速度的新型高效的萃取方法。改变萃取条件是指提高萃取的温度和压力。

1.1.2双水相萃取

聚合物的不相容性导致双水相的产生。空间阻碍作用，相互间无法渗透，不能形成单一的水相。双水相萃取分离铑(Rh)铱(Ir)—萃取铑阴离子

肖宏展等以2-硫基苯并噻唑(MBT)为络合剂，用熔融萘萃取痕量的铂和铑，找出了最佳的pH值、加热时间、萘的用量、MBT的用量、振荡时间、相比。绝大部分的共存离子对铑(Ⅷ)的萃取无影响，萃取率可达95%以上。高云涛等研究了丙醇－(NH4)2SO４水液－液体系对铂(Ⅷ),钯(Ⅷ),锗(ⅣA)和金(ⅠB)氯化亚锡络阴离子的萃取行为及体系在盐酸介质中的分相条件，体系对Pt,Pb,Rh和Au的萃取率分别为99.4%,99.0%,98.3%,99.8%。在该条件下对Ir萃取率小于2.0%，可用于Pt,Pb,Rh,Au与Ir的分离。以上两种分离铑铱的方法使用了双水相体系，可对铑(Ⅷ)定量萃取，克服了以往过多的使用有机试剂来萃取铑(Ⅷ)，对环境无污染，对人体无害，无须进行反萃取、更加简单、快速、且分相清晰，因此，利用双水相体系分离铑铱有很好的应用前景。1.2.3溶剂微胶囊萃取把微胶囊技术用到了溶剂萃取中，产生了溶剂微胶囊技术，即在微胶囊形成过程中将用于萃取的溶剂包覆于为胶囊的空腔中。利用微胶囊进行萃取的方法为溶剂微胶囊萃取。用于金属离子的分离、有机酸萃取、药物分离等。实例：利用溶剂微胶囊萃取分离有机酸和氧氟沙星。利用P204溶剂微胶囊萃取氧氟沙星一次萃取的萃取效率可达80%以上。1.1.4固相萃取简称SPE，利用被萃取物质在液固两相间的分配作用进行样品前处理。自动固相萃取装置----萃取小柱、真空萃取箱和真空泵固相萃取过程：柱子活化上样干扰物洗脱目标物洗脱固相微萃取固相微萃取是在SPE基础上发展起来的新的萃取分离技术。平时萃取头收缩在手柄内，当萃取样品时，露出萃取头浸在样品中，或置于样品上空进行定空萃取，有机物就会吸附在萃取头上，经2～30min后吸附达平衡，萃取头收缩回鞘内，把固相微萃取装置撤离样品，完成萃取过程。平衡1.1.5胶团萃取胶团是双亲（既亲水又亲油）物质在水或有机溶剂中自发形成的聚集体。当向水溶液中加入表面活性剂达到一定浓度（CMC）时就会形成表面活性剂聚集体，即胶团。胶团萃取是被萃取物以胶团（或胶体）形式从水相被萃取到有机相的溶剂萃取方法。长期以来限于氯仿萃取胶体金，乙醚或氯仿萃取胶体银，硫酸钡等。反胶团萃取(a)单层(b)双层(c)液晶相(薄层)(d)气泡型

(e)正相微胶团(f)反相微胶团表面活性剂在溶液中的不同聚集体反胶团是两性表面活性剂在非极性有机溶剂中亲水性基团自发地向内聚集而成的，内含微小水滴的，空间尺度仅为纳米级的集合型胶体。1.1.6超临界流体萃取超临界流体：当物质处于其临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上时，即使继续加压，也不会液化，只是密度增加而已，但它具有类似液体的性质，而且还保留了气体的性能，这种状态的流体被称为超临界流体。原理超临界流体萃取是利用超临界条件下的流体（即超临界流体）作为萃取剂，从环境样品中（固体或液体）萃取出待测组分的分离技术。原理：在临界点附近温度和压力的微小变化会引起超临界流体密度的显著变化，从而使超临界流体溶解物质的能力发生显著变化。通过调节温度和压力，人们就可以选择性地将样品中的物质萃取出来。工艺应用超临界流体萃取主要用于有机化合物的萃取。由于二氧化碳是非极性物质，所以不能用于金属离子的直接萃取，但可将金属离子衍生为金属螯合物后再进行萃取，这就要求衍生后得到的金属螯合物在超临界流体中有较大的溶解度和稳定性。1.2膜分离技术膜分离技术是指在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，实现选择性分离的技术。膜技术种类UF（微孔过滤，1930）DD（扩散渗析，1940）ED（电渗析，1950）EM（膜电解）BP（双极膜）EDI（电去离子）RO（反渗透，1960）膜技术UF（超滤，1970）MF（微滤）MD（膜蒸馏）GP（气体分离，1980）NF（纳滤，1990）半透膜膜：两相之间的一个不连续区间，膜必须对被分离物质有选择透过的能力。半透膜又称分离膜或滤膜，膜壁布满小孔。膜结构对称膜与不对称膜膜材料天然材料：各种纤维素衍生物人造材料：各种合成高聚物

特殊材料：复合膜，无机膜,不锈钢膜，陶瓷膜无机膜材料

无机膜：主要只有微滤和超滤级别的膜，即陶瓷膜和金属膜。特别是超滤陶瓷膜，已经在很多行业得到应用，如重金属废水处理与回收。不对称膜：矿物质和硅酸盐。由多孔煅烧碳载体与几个悬浮层的金属氧化物（氧化铬）形成。膜的制备①致密对称膜熔压法溶剂浇铸法②微孔滤膜自然蒸发凝冻法（相转化法）烧结法热压延流法溶出法核径迹法③复合膜界面聚合法就地聚合法溶液浇铸复合法等离子体聚合法④荷电膜热压成型从荷电材料直接制备含浸与膜材料化学反应表面化学改性浸涂离子交联⑤无机膜化学提取法（刻蚀法）溶胶凝胶法高温分解法固态粒子烧结法陶瓷复合膜⑥聚合物膜中空纤维膜制备管膜制备膜片制备1.2.1微滤、超滤和纳滤都是以压力差为推动力的膜分离过程。微率和纳滤都是在压差推动下进行的筛孔分离过程，原理上没有本质差别，都是在一定的压力作用下，当含有高分子溶质和低分子溶质的混合液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶质（如无机盐）透过膜，成为渗透液被收集；大于膜孔的高分子溶质（如有机胶体）则被膜截留而作为浓缩液被回收。微滤超滤纳滤纳滤有所不同，除截留筛分之外，由于纳滤膜表面分离层由聚电解质构成，对离子有静电相互作用，因此对无机盐有一定截留率。1.2.2反渗透渗透是指在相同外加电压下，当溶液与纯溶剂被半透膜隔开时，纯溶剂会通过半透膜使溶液浓度降低的现象当加在溶液上的压力超过了渗透压，溶液中的溶剂会向纯溶剂方向流动，这个过程叫反渗透。。渗透和反渗透1.2.3透析(渗析)透析是一种扩散控制的，以浓度梯度为驱动力的膜分离方法。可用于电解铜冶炼中硫酸的回收1.2.4电渗析电渗析的核心是离子交换膜。在直流电场的作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，实现溶液的淡化、浓缩及钝化；也可通过电渗析实现盐的电解，制备氯气和氢氧化钠等。电渗析装置示意动画食盐生产电渗析器示意图原理阴膜只让阴离子穿过；阳膜只让阳离子穿过电极两侧会发生氧化还原反应阴极还原反应2H++2e→H2↑阴极室溶液呈碱性结垢阳极氧化反应4OH-→O2+2H2O+4e阳极室溶液呈酸性腐蚀直流电场的作用下，溶液中的离子作定向迁移；离子交换膜具有选择透过性

电渗析的极化现象电渗析过程中，膜内反离子的迁移数大于溶液中的迁移数，从而造成淡水室中在膜与溶液的界面处形成离子亏空现象，当操作电流密度增大到一定程度时，主体溶液内的离子不能迅速补充到膜的界面上，从而迫使水分子电离产生H+和OH-来负载电流，这就是电渗析的极化现象。浓差极化对策：提高膜面剪切力，减少边界层厚度

改变流速、液体黏度、通道的水力直径和长度等透过快的组分透过慢的组分推动力膜浓度极化示意图电渗析装置类型①管式②中空纤维式③平板式④卷式（螺旋式）平板式构造截留液透过液料液膜支撑板隔板平板式膜组件板式反渗透膜装置(生产型)内压管式：多孔管膜料液外压管式：料液内压式：膜涂在管内，料液由管内走；外压式：膜涂在管外，料液由管外间隙走。管式膜组件组件的进出料示意图多通道组件组件外壳渗透液原料液渗透液渗余液渗透液垫圈管式膜结构图管式膜工业设备图:卷式膜组件1.2.5液膜分离液膜分离法（液膜萃取法）——它是一种以具有选择透过性的液态膜为分离介质,以浓度差为推动力的液体混合物的膜分离操作。液膜的发展经历了液膜、乳化液膜、含流动载体乳化液膜三个阶段。按形态不同可分为液滴型、乳化型、隔膜型。按组成可分为油包水型（W/O）和水包油型（O/W）按传质机理分为无载体输送的液膜和有载体输送的液膜。液膜的组成与类型1.支撑型液膜：此类液膜目前主要用于物质的萃取。

类型：2.单滴型液膜：其结构为单一的球面薄层，根据成膜材料可分为水膜和油膜两种。3.乳液型液膜：一般情况下乳液颗粒直径为0.1～1mm，液膜本身厚度为1～10μm。根据成膜材料也分为水膜和油膜两种。机理①选择性渗透。利用混合物中各组分透过液膜的渗透速率的差别，渗透实现组分分离，如烷烃与芳烃的液膜分离。液膜AB料液(a)②内相有化学反应。被分离组分A透过液膜后与内相中的反萃剂R发生化学反应，反应产物P不能透过液膜。如用液膜分离法使废水脱酚时，酚透过液膜后与内相中的NaOH反应生成酚钠。料液C试剂(R)C+RP(b)③膜内添加活动载体。载体R1作为组分A在膜内传递的媒介。载体相当于萃取剂中的萃取反应剂，在外相与液膜的界面处，与渗透组分A生成络合物P1,P1在液膜内扩散到内相与液膜的界面,与内相中的反萃剂R2作用而发生解络,组分A进入内相;解络后的载体在液膜内扩散返回外相与液膜界面，再一次进行络合。这方面的试验研究有铀的提取和含铬废水的处理等。膜中试剂(R1)料液试剂(R2)D+R1P1D+R2P2P1(c)液膜分离流程液膜分离装置根据液膜类型的不同而分为：支撑液膜设备和乳液膜设备两类。乳液膜分离的操作过程分为四个阶段:制备液膜、液膜萃取、澄清分离、破乳。

液膜分离技术应用：从铀矿浸出液中提取铀：

铀矿的硫酸浸出液中,以UO2(SO4)34-的形式存在,含有万分之几至千分之几的铀。此外,还含有Fe2+、Fe3+、VO3-和MoO42-等。所用液膜为支撑液膜。将原料中的VO3-还原成V4+,然后送进液膜分离器,铀将与载体络合被传输到回收相,而钒则残留在原料相中被分开。当铀和钼分离时,向原料液中添加NaCl来阻挠铀同载体的络合,从而抑制了被膜相萃取的效果。含酚废水的处理：含酚废水产生于焦化、石油炼制、合成树脂、化工、制药等工业部门,采用液膜分离技术处理含酚废水效率高、流程简单。采用油包水型乳液膜,以NaOH水溶液作为内相,中性油作为膜相。典型的传质机理为内相有化学反应的过程。膜分离技术在冶金工业中应用在冶金工业中，膜技木已在采矿、选矿、冶炼、材料及加工各专业领域得到不同程度的应用。

除在钢铁工业中应用外，膜技术的应用及试验研究已涉及Cu、Ni、Co、Pb、Zn、Sn、Au、Ag、Al、Mg、Li、W、Mo、Ti、Ta-Nb、Re、RE、V及U，多种有色、稀有及放射性元素。

Phase1Phase2Phase3膜技术处理轧制乳化油废水、焦化废水、冶炼企业废水站废水、矿坑废水、及选矿厂尾砂坝废水，从中回收工业用水。从含有价金属的工业废水及稀溶液中用膜技术回收有价金属用各种有机，陶瓷及金属膜技术浓缩及精过滤生产料液，及用膜蒸馏进行溶液高倍浓缩。冶金工业中应用膜技术前景较明确的新工艺

Phase4Phase5Phase6用于酸盐分离或碱盐分离，实现绿色冶金过程用纳滤或一价离子选择性透过交换膜或增强超滤等技术实现不同大小，价态离子分离用膜技术实现金属无机盐的转型及废盐劈裂为酸或碱回用

Phase7Phase8Phase9应用功能膜作隔膜分开反应物与生成物（包括隔膜电解，隔膜萃取及电池隔膜）用气体分离膜制备和处理冶金工业用气体（如SO2，H2S，O2，N2，H2，CO2，NH3，

惰性气体）冷凝水处理的方法,海水淡化中的浓水处理方法,滲透汽化等对发展新冶金过程有参考意义的膜技术

1.3色谱分离色谱分离技术是基于不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，在采用流动相洗脱过程中呈现不同保留时间，从而实现分离。

流动相与固定相聚集态装置1.4电化学分离法根据原子或分子的电性质以及离子的带电性质和行为进行化学分离的方法。内容包括：自发电沉积、电解分离法、电泳分离法、电渗析分离法、化学修饰电极分离富集法、溶出伏安法及控制电位库仑分离法等。1.4.1自发电沉积一种元素的离子自发地沉积在另一种金属电极上的过程。应用：用电极电位较负的金属将金属盐水溶液或某些不溶盐悬浮液中电极电位较正的金属离子还原成金属。从电化学机理看，置换过程类似于电结晶过程。电化学置换法用于自浸出液中回收金属。

1.4.2电解分离法

电解分离法是将被测溶液置于电解装置中进行电解，使被测离子在电极上以金属或其它形式析出。1.4.3电泳分离法电泳是在电场作用下，电解质溶液中的带电粒子向两极作定向移动的一种电迁移现象。电泳分离的依据是带电粒子在迁移率（单位电场强度下粒子的运动速度）上的差别毛细管电泳HV-高压电源；Pt-铂电极；DA-数据采集处理系统；C-毛细管；D-柱检测器；E-电极槽；S-样品1.4.4化学修饰电极分离富集法通过化学、物理化学的方法对电机表面进行修饰，在电机表面形成某中微结构，赋予电极某种特定性质，可以选择性地在电极表面上进行期望的氧化还原反应。1.4.5溶出伏安法溶出伏安法又称反向溶出极谱法，这种方法是使被测的物质，在待测离子极谱分析产生极限电流的电位下电解一定的时间，然后改变电极的电位，使富集在该电极上的物质重新溶出，根据溶出过程中所得到的伏安曲线来进行定量分析。1.4.6控制电位库伦分离法在电解池装置的电解电路中串入一个能精确测量电量的库仑计。电解时，用恒电位装置控制阴极电位，以100％的电流效率进行电解，当电流趋于零时，电解即完成。由库仑计测得电量，根据Faraday定律求出被测物质的含量。

1.5其他分离技术①分子蒸馏分子蒸馏是一种在高真空下操作的蒸馏方法，这时蒸气分子的平均自由程大于蒸发表面与冷凝表面之间的距离，从而可利用料液中各组分蒸发速率的差异，对液体混合物进行分离。原理１.液体混合物沿加热板流动并被加热

２.轻、重分子会逸出液面而进入气相

３.由于轻、重分子的自由程不同

４.轻分子达到冷凝板被冷凝排出;重分子达不到冷凝板沿混合液排出

设备分子蒸馏器有简单蒸馏型与精密蒸馏型之分，目前采用的装置多为简单蒸馏型。简单蒸馏型又可分为静止式、降膜式、离心式等几种。静止式分子蒸馏特点是一个静止不动的水平蒸发表面，按其形状不同，可分为釜式、盘式等，静止式分子蒸馏设备一般用于实验室及小量生产，工业上已不采用。降膜式分子蒸馏流体靠重力在蒸发壁面流动时形成一层薄膜，但液膜厚度不均匀，且液膜流动一般为层流，传质、传热阻力大旋转刮膜式在刷膜式釜中设置一聚四氟乙烯制的转动刮板,既保证液体能够均匀覆盖蒸发表面,又可使下流液层得到充分搅动,从而强化了物料的传热和传质过程,提高了分离效能。离心式分子蒸馏将物料送到高速旋转的转盘中央，并在旋转面扩展形成薄膜，同时加热蒸发，使之与对面的冷凝面凝缩应用食品工业

鱼油精制，油脂脱酸，高碳醇精制精细化工

芳香油提纯，羊毛脂提取医药工业

提取天然维生素A、维生素E;制取氨基酸及葡萄糖的衍生物;以及胡萝卜和类胡萝卜素等②泡沫吸附分离

溶液中的离子、分子、胶体、固体颗粒、悬浮颗粒等物质，因其表面活性不同，可被吸附或粘附在从溶液中升起的泡沫表面上，从而与母液分离，此即为浮选分离法。浮选分离法也被称为泡沫分离（foamseparation），是以泡沫作分离介质来浓集表面活性物质的一种分离技术。泡沫泡沫是气体分散在液体介质中的多相非均匀体，是由极薄的液膜所隔开的许多气泡所组成的。泡沫结构三泡结

构四泡结构当膜间夹角为120°时，压力差最小，泡沫稳定。工艺流程样品溶液置于塔的底部，从塔底连续鼓入空气，在塔顶连续排出泡沫液。根据表面活性剂的消耗情况，间歇地从塔底补充表面活性剂。料液因形成泡沫而不断减少，待目标物质分离完成后，残液从塔底排出。离子浮选的应用无机酸或络合剂溶液中离子的浮选

Au、Hg、Pt、Pd、Cu、Ag、Bi、Cd、Pb、Sn、Sb、Ir、Ru、Rh等。有机试剂溶液中的离子浮选

Cu、U、Th、Zr、Cr、S、Fe、NO2-、甲基汞等沉淀浮选的应用无机捕集沉淀剂浮选分离

Ag、As、Mo、Cd、Co、Th、Cu、Hg、Sn、Sb、Ti、Te、Zr、Cr、S、U、V、W、Pd、Zn、Se、Ni、P等有机捕集沉淀剂浮选分离

Ag、Mo、Cd、Co、Th、Cu、Hg、Sn、Sb、Ti、Te、Zr、Cr、S、U、V、W、Pd、Zn等③吸附分离

吸附：当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄,此现象称为吸附。

吸附的类型作用力物理吸附（范德华力）化学吸附（化学键）交换吸附（离子交换）

常用吸附剂有机吸附剂：活性碳，纤维素，大网格聚合物，聚酰胺无机吸附剂：硅胶，分子筛，羟基磷灰石，氧化铝，高岭土．天然吸附剂（硅藻土、白土、天然沸石等）人工吸附剂（活性炭、活性氧化铝、硅胶、合成沸石、分子筛、有机树脂吸附剂）。硅胶活性炭活性氧化铝分子筛吸附设备常用的吸附设备有固定床、流化床和输送床固定床吸附剂于流态化状态下进行吸附离子交换技术是应用合成的离子交换树脂作为吸附剂，将溶液中的物质依靠库仑力吸附在树脂上，然后用合适的洗脱剂，将吸附物从树脂上洗脱下来，达到分离纯化的目的。分离原理：利用带电分子中的电荷的微小差异而进行分离。选择适当条件使一些溶质分子变成离子态，由于带电量不同，与介质的结合牢度不同，改变洗脱条件可依次被洗脱而达到分离的目的。

是一种具有网状立体结构的含有高分子活性基团而能与溶液中的物质进行交换或吸附的聚合物，其高分子活性基团一般是多元酸或多元碱。两种常用的离子交换树脂：离子交换树脂丙烯酸系树脂能交换吸附大多数离子型色素，脱色容量大，而且吸附物较易洗脱，便于再生，在糖厂中可用作主要的脱色树脂。

苯乙烯系树脂擅长吸附芳香族物质，善于吸附糖汁中的多酚类色素（包括带负电的或不带电的）；但在再生时较难洗脱。阳离子交换树脂交换前交换达到平衡后按活性基团分：阴离子交换树脂交换前交换达到平衡后离子交换设备1.树脂的预处理目的：去杂、使树脂膨胀调节理化条件方法：去离子水浸泡12小时

10%食盐水浸泡4小时以上水洗残留氯化钠调PH2.上柱交换要求：所需离子吸附完全交换方式：顺流、逆流3.洗脱4.再生⑤分子印迹分离

分子印迹技术（molecularimprintingtechnique,MIT）：又称分子烙印技术。分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子(印迹分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术。是由高分子化学、生物化学和材料科学相互渗透与结合所形成的一门新型的交叉学科。⑥超分子分离体系超分子(supermolecules)通常是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，组成复杂的、有组织的聚集体。超分子化学(Supramolecularchemistry)是近代化学、材料科学和生命科学相交叉的一门前沿学科。2新型分离技术在冶金中的应用

2.1陶瓷膜分离技术2.2乳状液膜分离技术2.3扩散渗析法回收不锈钢酸洗废液中硝酸2.1陶瓷膜分离技术2.1.1陶瓷膜分离技术在湿法冶金中的应用

在湿法冶金生产过程中。常会涉及到料液的固液分离、纯化洗涤、除去有机物及有机物的回收等工艺．传统工艺大多采用滤布、陶管、纤维球、活性碳等过滤材料。虽能满足一定的工艺要求，但由于材料特性所限．在生产中常出现跑滤、过滤精度低、分离效果不彻底、产品无法进行更深一层的分级、纯化。直接影响产品的质量等级，加之传统工艺的自动化程度低．劳动强度大．给企业的技改和产品的开发以及产业链的延伸带来了很大困难．陶瓷膜具有很好的物理化学性能。很适用于湿法冶金中的各种料液精滤处理．实验装置实验料液在循环泵的作用下平行流经膜表面，根据错流过滤原理，膜将原料液分离成两路，一路是通过膜的渗透液，由渗透液出口流出，；另一路料液则横跨膜表面(含被膜截留的粒子、杂质及部分溶剂)进行循环，同时也以较高的流速冲刷膜表面。控制膜污染及浓差极化现象．当料液浓缩到一定倍数时送后续工艺处理．应用前景经陶瓷膜精滤后的溶液清晰、透明．有价金属杂质离子含量和舍油量降低，精滤后溶液的物理和化学指标可达到工业生产的标准．采用陶瓷膜精滤工业碳酸钠溶液、含草酸钴水溶液、硫酸镍溶液等能够保持较高的膜通量。而且受污染的膜经过清洗和再生。通量可以恢复。能满足工业连续生产的要求．2.2.2陶瓷膜处理冷轧含油乳化废水冶金企业在轧钢过程产生大量的含油废水，其来源大致有：从酸洗线上排出的酸性废水；钢材表面的活化处理或钝化后排出的含盐、含金属离子的废水；在带钢轧制过程中为了消除冷轧产生的热变形，需采用乳化液(乳化液主要是由2～10％的矿物油或植物油、阴离子型或非离子型的乳化剂和水组成)进行冷却和润滑。乳化液在循环使用过程中，因水分受热蒸发，使得含盐量增加，稳定性降低，也会因氧化或细菌作用而变质。所以一方面要连续排出部分老的乳化液，另一方面在使用2～3个月后则需全部更新，由此产生了大量的较难处理的含油乳化废水。此外，冷却带钢在松卷退火前均要用碱性溶液脱脂，产生碱性含油废水；冷轧不锈钢的生产过程中，退火、酸洗、冷轧、修磨、抛光、平整、切割等工序中或连续或间断地排放出含油含脂的轧制乳化废液。以鞍钢为例，含乳化油废水的排放量每年约为25多万吨，因此，全国钢铁企面临着大量的含油废水排放治理的艰巨问题。含油乳化废水是一种处理难度较大的废水，在大型钢铁企业、机械加工业中大量存在。含油废水就其排放量而言，位居各类工业废水之首。国内引进的有机超滤膜装置，在处理含油乳化液废水中存在很多问题，而管式陶瓷微滤膜装置能耐酸、碱和高温、化学稳定性好，适于处理含油乳化废水。装置粒子烧结法制作的-Al2O3陶瓷膜管应用前景陶瓷膜装置处理每吨冷轧乳化废水的费用不超过5元人民币，约为进口设备处理费用的六分之一，具有与国外技术竞争的优势地位。因而，陶瓷膜处理含油乳化废水技术是一种先进的、高效的、经济的新技术。2.2乳状液膜分离技术（ELM）2.2.1乳状液膜技术自铜矿堆浸液中回收铜自堆浸铜溶液中提取铜目前主要采用溶剂萃取法，该工艺具有提取率高，分离效果好、操作简便、三废少等优点．与传统的铁屑置换工艺相比，经济效益非常显著．但仍然存在乳化严重、有机物损失量大、生产成本高等问题，乳状液膜技术系模拟生物细胞富集功能的新型分离技术。原理如图1在W／O型乳状液与外水相的界面1上，外水相中的Cu2+与流动载体(以H2A2表示)发生反应：式中“有机”代表有机膜相，“外”代表外水相．生成的络合物Cu(HA2)2有机进入有机膜相，并向内迁移，至内界面2上时，与内水相中的H2