استخراج فلزات سنگین با استفاده از غشاء مایع امولسیونی و کاربرد این روش در تصفیه پساب صنعتی فولاد مبارکه

در این پژوهش استخراج فلز ایریدیوم و نقره با استفاده از غشاء مایع امولسیونی (emulsion liquid membrane) از محلول آبی و جداسازی فلزات سنگین کروم، منگنز، آهن و کادمیوم از پساب صنعتی فولاد مبارکه صورت گرفته است. در سامانه غشاء مایع امولسیونی شار انتقال جرم به علت نسبت سطح به حجم بسیار بزرگ آن، زیاد می باشد. این امر باعث استخراج سریع مواد فلزی و غیر فلزی از غلظت های بسیار کم آن ها می شود. یکی از کاربردهای این روش، بازیابی فلزات سنگین و استفاده مجدد از آن ها می باشد. روش رویه-پاسخ ابزاری قدرتمند برای کمینه کردن تعداد آزمایش ها می باشد. با توجه به تعداد زیاد متغیرهای موثر و اثرات متقابل آن ها در این فرآیند و بهینه سازی آن، از طراحی آزمایش ها و روش رویه-پاسخ برای تعیین کمترین تعداد آزمایش ها استفاده شده است. مواد مورد استفاده در این فرآیند، ماده فعال سطحی( اسپن 80 )، ماده ی حامل (دی-2-اتیل هگزیل فسفریک اسید) ، فاز غشاء( پارافین) و فاز داخلی (اسید پرکلریک و اسید کلریدریک) می باشند. متغیرهای مورد مطالعه در فرآیند استخراج ایریدیوم شامل غلظت ماده فعال سطحی، غلظت ماده حامل، زمان تماس، دور همزن، ph فاز خارجی و نسبت حجمی فاز غشاء به فاز داخلی هستند. تعداد 54 عدد آزمایش برای استخراج ایریدیوم توسط نرم افزار design expert 7.1.6 و با استفاده از روش box-behnken بدست آمد و مقادیر بهینه برای بیشینه شدن استخراج و غنی سازی و کمینه شدن تورم امولسیون حاصل شد. شرایط بهینه ارائه شده توسط نرم برای غلظت ماده فعال سطحی(%v/v) 59/1، غلظت ماده حامل 08/0 مولار، زمان تماس 5/29 دقیقه، دور همزن 234 دور بر دقیقه، ph برابر 3/5 و نسبت حجمی فاز روغن به فاز داخلی36/1 بدست آمدند. در این شرایط نرخ استخراج ، غنی سازی و تورم امولسیون به ترتیب برابر 18/98% ، 38/13 و 11 میلی لیتر می باشند. متغیرهای مورد مطالعه در فرآیند استخراج نقره شامل غلظت ماده فعال سطحی، غلظت ماده حامل، ph فاز خارجی و نسبت حجمی فاز غشاء به فاز خارجی می باشند. تعداد 29 عدد آزمایش برای استخراج نقره توسط نرم افزار design expert 7.1.6 و با استفاده از روش box-behnken بدست آمد و مقادیر بهینه برای بیشینه شدن استخراج و غنی سازی حاصل شد. شرایط بهینه ارائه شده توسط نرم افزار شامل غلظت ماده فعال سطحی(%v/v) 28/3، غلظت ماده حامل 05/0 مولار، ph برابر 89/6 و نسبت حجمی فاز غشاء به فاز خارجی23/0 می باشند. در این شرایط نرخ استخراج ، غنی سازی به ترتیب برابر 96% و 3/10 می باشند. برای ارزیابی تأثیر روش غشاء مایع امولسیونی، از پساب واقعی فولاد مبارکه که شامل بسیاری از فلزات سنگین است استفاده شد. نتایج مربوط به جداسازی فلزات سنگین از پساب فولاد مبارکه نشان می دهند که مقادیر بهینه برای غلظت ماده فعال سطحی 2 درصد حجمی، غلظت ماده حامل 05/0 مولار ، نسبت حجمی فاز داخلی به فاز روغن 7/0 و نسبت حجمی فاز غشاء به فاز خارجی 2/0 می باشند. روی هم رفته نتایج این مطالعه نشان می دهد که فرآیند غشاء مایع امولسیونی یک روش مناسب برای جداسازی محلول های رقیق می باشد.