近几年，由于印刷电路板行业的急速发展，产生了大量的蚀刻废液，成为我 国含铜工业废弃物处置利用的一项重要课题。萃取工艺使铜矿冶炼实现了清洁生 产，并已成为现代铜湿法冶金的主要方式。将铜萃取工艺引入到含铜蚀刻废液的 资源化生产中来，既可以提高铜资源的利用率，又能产生良好的环境效益。铜的 湿法冶金工艺由浸取、萃取、电积工艺组成。其中，萃取最为关键，因此对萃取 剂性能的丌发研究非常重要。由于铜矿浸取采用硫酸，所以，对萃取剂性能的研 究主要集中在硫酸介质的应用坏境中进行。而我国的含铜蚀刻废液以酸性蚀刻废 液为主，其主要组分是氯化铜和盐酸，因此，研究铜萃取剂在盐酸介质中的萃取 性能十分必要。 N902是由中科院上海有机研究所最新开发的新型铜特效萃取剂，本文首次对 其在盐酸介质中的萃取性能进行了系统研究，包括萃取剂浓度、铜离子浓度、氢 离子浓度、氯离子浓度、温度等萃取条件的变化对萃取性能的影响。 同时，应用单液滴法，本文首次对N902在盐酸介质中的萃取动力学进行了研 究，得到一些关键参数。 最后，结合各种萃取设备的性能以及蚀刻废液治理行业的环境特殊性，创新 性地提出了填料离心萃取器这一设备丌发方案，并对其工作原理和工作条件进行 了研究，为实际生产应用提供了工艺参数。 主要研究内容和部分结论摘要如下： 萃取性能方面：N902在盐酸介质中，随着萃取剂浓度的增加铜的萃取率增大； 随着铜离子浓度、氢离子浓度、氯离子浓度的增加，铜的萃取率降低。实验测得， 铜的饱和容量为20.46g·L-1。在三种不同的反萃剂中，硫酸的反萃效果最好。萃 取机理方面，由文献知N902萃取铜的反应式为2RH（有机)+Cu2+(水相)=Cu R2(有 机）+2H+(水相）(R代表N902)，本文用等摩尔系列法、饱和萃取法和斜率法对N902 在盐酸介质中萃取铜的萃合物组成进行了认证，并通过谱图进行分析。选择性方 面，水相pH=3，相比O/A=1：1的条件下Cu/Fe分配系数较其他金属杂质最大，而 Mg，Ni几乎不萃。以H2SO4为反萃剂，浓度为4mol·L-1时，铜的反萃率大于93 ％，而铁几乎不被反萃下来。可实现铜与其它金属离子的有效分离。 萃取动力学方面：本文采用单液滴法对N902萃取、反萃盐酸介质中铜的动力 学进行研究，得到了萃取、反萃速率方程。并发现随着温度的增加萃取速率加快、 反萃速率下降，说明萃取过程是放热的，反萃过程是吸热的。萃取的活化能为 21.82kJ·mol-1 ，反萃的活化能为 30.0kJ·mol-1 。根据活化能数据及萃取剂本 身的性质，初步判断反应为均相化学反应控制。并由表面更新理论建立了表面更 新模型。对萃取速率的研究表明，在一定范围内，搅拌强度越大，分散相液滴越 小，两相接触的比表面积越大，传质效果越好。基于此，为减小分散相液滴粒径， 增加传质效率，进行了喷雾萃取。实验结果表明：雾化萃取达平衡的时间较振荡 法大为缩短，萃取速率明显快于振荡法。随着喷雾压力的增大液滴粒径减小，并 得到了粒径与压力的经验关系式。通过对不同喷雾萃取方式的比较发现在搅拌条 件下采用下喷雾法萃取效果最好，并对此现象进行了理论分析。 应用设备开发方面：雾化萃取装置是混合澄清槽的改进，存在有机相滞留量 大的问题。为此，在N902萃取性能和动力学研究的基础上，通过对填料塔和离心 萃取器结构和性能的比较，本文提出工业应用的填料离心萃取器。离心力使传质 效率提高，离心转速越快，传质效果越好；填料的加入，增加了两相的接触面积， 陶瓷颗粒填料粒径越小，传质效率越高。设备体积小，有机相滞留量小。用该装 置萃取盐酸介质中的铜，N902的萃取级效率达95％以上，反萃级效率为90％。 该装置既具备了离心萃取器快速高效的性能优点，又克服了萃取塔占地面积大的 缺点。最后应用填料离心萃取器，建立一套萃取一反萃联合工艺流程，可供生产 单位参考。 关键词：N902，萃取性能，盐酸介质，铜，蚀刻液，单液滴法，动力学，填料离 心萃取器