双酰胺萃取剂的合成及萃取性能研究

发布时间：2018-02-25 00:33

  本文关键词： 双酰胺萃取剂 盐酸体系 Pr(III) Fe(III) 界面张力　出处：《济南大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：铁的分离一直是科学研究的热门方向,例如在现代化工业生产中面临的一个难题:如何从共生矿中除铁。镨元素为稀土元素中的一种,其在航空航天及工业制釉方面有着广泛的用途,对镨提纯的研究则个显得十分重要。溶剂萃取法因其能够实现过程持续的单元操作且收率较高,已成为分离提纯的主要方式。本论文分别通过酯的氨解和酰氯的氨解合成出两类双酰胺类萃取剂,分别为丙二酰胺类萃取剂:N,N′-二丙基-N,N′-二辛基丙二酰胺(DODPMA)、N,N′-二丙基-N,N′-二(6-羟基己基)丙二酰胺和N,N′-(2-羟基丙基)-N,N′-二辛基丙二酰胺;酰胺荚醚萃取剂:N,N′-二甲基-N,N′-二月桂基-3-氧戊二酰胺(DMDDdDGA)、N,N′-二乙基-N,N′-二月桂基-3-氧戊二酰胺(DEDDdDGA)、N,N′-二丙基-N,N′-二月桂基-3-氧戊二酰胺(DPDDdDGA)、N,N′-二丁基-N,N′-二月桂基-3-氧戊二酰胺(DBDDdDGA)。分别研究了双酰胺萃取剂对Fe(III)和Pr(III)的萃取性能,主要内容如下:考察了DODPMA、N,N′-二丙基-N,N’-二(6-羟基己基)丙二酰胺和N,N′-二(2-羟基丙基)-N,N′-二辛基丙二酰胺对La(III)、Ce(III)、Pr(III)、Nd(III)、Sm(III)、Eu(III)六种轻稀土元素萃取性能。DODPMA对六种轻稀土元素的萃取性能较低,随着水相硝酸浓度增加,萃取性能基本不变。水相中加入盐析剂硝酸锂后萃取剂对六种镧系元素的萃取性能有明显提升。N,N′-二丙基-N,N′-二(6-羟基己基)丙二酰胺和N,N′-二(2-羟基丙基)-N,N′-二辛基丙二酰胺在水相中的溶解度较高不适于用于稀土离子的萃取。探究了四种不同烷基侧链酰胺荚醚:DMDDdDGA、DEDDdDGA、DPDDdDGA和DBDDdDGA对Pr(III)的萃取性能。考察了酸的种类、酸度、萃取剂浓度、稀释剂种类及温度对萃取性能的影响。四种萃取剂对Pr(III)的萃取性能随着烷基链的增长而降低,随着盐酸浓度的增加而增加,且DMDDdDGA和DEDDdDGA在酸度较高时出现乳化现象。盐酸体系种四种萃取剂萃取Pr(III)后萃合物结构不完全相同。考察了萃取过程中的界面性质,用以研究有机溶剂与萃取剂之间的互相作用。双酰胺萃取剂结构对萃取性能有重要影响,本文研究了N,N,N′N′-四丁基丙二酰胺(TBMA)、N,N,N′N′-四丁基丁二酰胺(TBSA)、N,N,N′N′-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBDGA)三种萃取剂结构对Fe(III)萃取性能影响。分别考察了酸度、萃取剂浓度和温度对萃取性能影响,TBMA、TBSA、TBDGA对Fe(III)的萃取性能随着水相盐酸浓度增加而增加,其大小顺序为:TBDGATBSATBMA。对萃取前后有机相进行了UV-visible、IR和1HNMR表征,结合密度泛函计算对萃合物结构预测,得出了三种萃合物结构分别为:[H·(2TBMA)]+[FeCl4]-、[H·(2TBDGA)]+[FeCl4]-和[H·(TBSA)]+[FeCl4]-。稀释剂种类对萃取性能也有重要影响,N,N,N′N′-四(2-乙基己基)-3-氧戊二酰胺(T2EHDGA)是近期发展起来的萃取剂。本论文研究了不同稀释剂中T2EHDGA对Fe(III)萃取性能,所用稀释剂分别为正十二烷、正辛烷、正己烷和甲苯。考察了水相酸度、Cl-浓度、萃取剂浓度和温度对萃取性能影响,对萃取前后有机相进行了UV-visible和IR表征。四种稀释剂中T2EHDGA对Fe(III)的萃取性能大小顺序为:正十二烷正辛烷正己烷甲苯,萃合物的存在形式为HFeCl4·2T2EHDGA。研究了T2EHDGA在四种稀释剂中萃取剂浓度与界面张力关系并计算出界面吸附常数。当界面张力较小时,稀释剂与萃取剂互相作用较弱,T2EHDGA对Fe(III)的萃取性能较强。考察了T2EHDGA对Fe(III)与Ni(II)、Cd(II)、Cu(II)三种离子的分离性能,当酸度高于2.5mol·L-1时能够实现Fe(III)与Ni(II)、Cd(II)、Cu(II)的分离。研究了四种萃取剂的反萃,二次水能够很好的实现萃取剂的反萃。
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本文编号：1532370