α-氨基膦酸酯萃取剂对铜和镉的萃取研究

发布时间：2020-06-05 21:11

【摘要】：工业废弃物中含有大量重金属如铜、镉、锌、钴、镍等,这些重金属的过量排放会对环境造成极大的危害。与此同时,工业生产对高纯度金属的需求也日益增加。所以,寻找一种高效的分离提纯回收重金属离子的方法是必要的。溶剂萃取法具有高效、适应性强、设备简单和易于实现大规模生产的特点,已经成为分离提纯单一金属的重要手段,也是近年来金属提纯领域的研究热点。本文采用了α-氨基膦酸酯萃取剂在盐酸介质中萃取铜(II)和镉(II),初步研究了萃取机理,为溶剂萃取的发展丰富理论基础。主要工作内容如下:1.通过比较两种萃取剂对铜(II)的萃取能力,选择了2-乙基己基氨基甲基膦酸二(2-乙基己基)酯(简称Cextrant 230)在盐酸介质中对铜(II)进行萃取。考察了水相酸度、萃取剂浓度、盐析剂以及温度对萃取实验的影响。结果表明在盐析剂存在的条件下,该萃取剂对铜(II)有很强的萃取能力。采用了斜率法推测出萃合物的组分,萃取机理为溶剂化机理。研究了该萃取剂对铜(II)的负载能力和反萃性能。将该萃取剂用于钕铁硼磁体回收稀土后得到的萃余液中回收铜,得到的铜产品纯度达到99.5%,产率为98.0%。2.研究了Cextrant 230在盐酸介质中对镉(II)的萃取能力、反应机理、负载能力和反萃效果。结果表明该萃取剂对镉(II)具有很强的萃取能力,30%(v/v)该萃取剂对镉(II)的饱和容量为26.42 g/L。硝酸能有效的将镉(II)从有机相中反萃下来,反萃率达到95.63%。探讨了温度对实验的影响,计算得到相应的热力学常数,发现该萃取过程为放热过程。将该萃取剂用于模拟废水料液中,经过3级错流萃取可将镉(II)完全富集。3.将Cextrant 230进行水解得到酸性萃取剂2-乙基己基氨基甲基膦酸单(2-乙基己基)酯,研究了该酸性萃取剂在盐酸介质中对铜(II)和镉(II)的萃取能力,通过对比实验,结果表明Cextrant 230更有利于铜(II)和镉(II)的萃取。在此基础上,为拓展该酸性萃取剂的应用,将该萃取剂分别在硫酸、盐酸和硝酸介质中对钴镍混合溶液进行萃取,计算得到分离系数。当平衡pH值大于4.5时,发现该萃取剂在三种体系中,都可以对钴镍进行分离。
【图文】：

第三相、易于反萃取分离、操作安全和成本低等条件[8]。萃取剂的分类方法有很多种，本小节主要对以下几类萃取剂进行介绍：中性磷（、酸性磷（膦）类、羧酸类、有机胺类萃取剂、螯合萃取剂以及 α-氨基膦酸酯萃。1.2.1 中性磷（膦）类萃取剂中性磷（膦）类萃取剂都含有 P=O，可以看做是磷酸的 H 或 OH 被完全取代[类萃取剂的结构式如图 1.1 所示。该类萃取剂具有化学稳定性较高，是最重要的类中性萃取剂，同样也是研究最多，应用最广的一类萃取剂。在此类萃取反应中萃取物与萃取剂形成的萃合物必须是中性的，即萃取机理为溶剂化机理，其中 P=萃取剂与金属离子配位的主要官能团。萃取剂的萃取能力很大一部分是由于取代电负性的高低，取代基电负性越高，P=O 的给电子能力和形成氢键的能力越强。四种结构的中性磷（膦）萃取剂的萃取能力顺序为：R3PO > R2(RO)PO > (RO)2RPORO)3PO。

性磷（膦）类萃取剂磷酸萃取剂从结构可以看出，是正磷酸分子的 H 或 OH 被有机基团基容易释放出 H+，使分子显出酸性的萃取剂。结构式如图 1.2 所示基、烷氧基、芳基及其他取代基，可以相同也可以不同。一般情况金属离子与 H+发生置换反应，，从而被萃取到有机相中，萃取反应机不过在某些情况下，可以通过膦酰氧发生配位，形成螯合物，这时3]。该类萃取剂萃取金属离子的性能与被萃取金属的性质相关，通常萃取的能力随着电荷的增加而增大，即 M4+> M3+> M2+> M+，具离子，萃取剂更容易萃取半径小的金属离子。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O652.62;X70

【参考文献】

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本文编号：2698620