Emulsion liquid membrane technique for optimal separation of Ni (II) and Sm (III) using response surface methodology and Box–Behnken experimental setup
Résumé
This study evaluated the reliability of the emulsified liquid membrane (ELM) extraction technique for recovering and separating metals, focusing on Nickel (Ni(II)) and Samarium (Sm(III)), both used in electrochemical devices. Key contributions include determining optimal conditions for creating a stable water-in-oil (W/O) emulsion. The optimal conditions were found to be a 5-minute emulsification time, 4 wt.% Span 80 surfactant concentration, a 1.6 volume ratio of the internal phase to the organic phase, 1 M H2SO4 concentration for the internal phase, a 40/160 volume ratio of the emulsion to the external phase, and kerosene as the diluent. Factors affecting the separation of Ni(II) and Sm(III) included the concentrations of the internal aqueous phase, surfactant, and extractant. Under these conditions, an equimolar mixture of Ni(II) and Sm(III) was
extracted within 15 min. The study emphasized the importance of phase volume ratio and surfactant concentration for emulsion stability and extraction efficiency. The response surface method (RSM) and Box–Behnken design were used to optimize influential factors, with a modified quadratic model predicting extraction yields of 83.81% for Sm(III) and 15% for Ni(II). The study demonstrates that effective separation of Ni(II) and Sm(III) ions is achievable using this technique, providing valuable insights into efficient and selective metal ion extraction, contributing to the broader field of metal recovery and recycling technologies.
Cette étude a évalué la fiabilité de la technique d'extraction par membrane liquide émulsifiée (ELM) pour la récupération et la séparation des métaux. pour récupérer et séparer les métaux, en se concentrant sur le nickel (Ni(II)) et le samarium (Sm(III)), tous deux utilisés dans les dispositifs électrochimiques. dans les dispositifs électrochimiques. Les principales contributions comprennent la détermination des conditions optimales pour créer une émulsion stable eau dans huile (E/H). Les conditions optimales se sont révélées être un temps d'émulsification de 5 minutes, une teneur en eau de 4 temps d'émulsification de 5 minutes, une concentration en surfactant Span 80 de 4 % en poids, un rapport de volume de 1,6 entre la phase interne et la phase organique, une concentration en surfactant Span 80 de 1 Mio. interne à la phase organique, une concentration de 1 M H2SO4 pour la phase interne, un rapport de volume 40/160 de l'émulsion à la phase externe. de l'émulsion à la phase externe, et du kérosène comme diluant. Facteurs affectant la Les facteurs affectant la séparation du Ni(II) et du Sm(III) comprenaient les concentrations de la phase aqueuse interne, de l'agent tensioactif et de l'agent d'extraction. Dans ces conditions, un mélange équimolaire de Ni(II) et de Sm(III) a été extrait en 15 minutes.
extrait en 15 minutes. L'étude a mis en évidence l'importance du rapport de volume de la phase et de la concentration de l'agent de surface pour la stabilité de l'émulsion et l'efficacité de l'extraction. La méthode de la surface de réponse (RSM) et le plan de Box-Behnken ont été utilisés pour optimiser les facteurs influents, avec un modèle quadratique modifié prédisant des rendements d'extraction de 83,81% pour Sm(III) et 15% pour Ni(II). L'étude démontre qu'une séparation efficace des ions Ni(II) et Sm(III) est possible grâce à cette technique, ce qui donne des indications précieuses sur l'extraction efficace et sélective des ions métalliques et contribue au domaine plus large des technologies de récupération et de recyclage des métaux.