稀土萃取剂研究进展
发布时间：2021-09-30 00:44
稀土分离是衔接稀土资源与高性能稀土功能材料的关键过程,目前主要采用溶剂萃取技术.稀土萃取剂的性能是决定溶剂萃取过程中稀土提取与分离效率的关键.本文简要评述了近10年来我国新型稀土萃取剂,如二烷基膦酸类、含胺基有机膦类以及羧酸类萃取剂等的研究进展.
【文章来源】：中国科学:化学. 2020,50(11)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
含胺基有机膦萃取剂结构
图3 不同平衡p H下五碳链烷基(a～c)和六碳链烷基(d～f)结构对萃取剂萃取Tm3+(a,d)、Yb3+(b,e)、Lu3+(c,f)的影响[29](CLn3+:4×10-4mol/L;CNa NO=0.1 mol/L;CHL=2.0×10-2mol/L)(网络版彩图)3与Cyanex272拥有两个2,4,4′-三甲基戊基比较,萃取剂USTB-2分子中只有一个2,4,4′-三甲基戊基,另一个为2,4-二甲基庚基,总碳原子数比Cyanex272多一个,p Ka值为5.62.USTB-2对重稀土离子的萃取能力介于Cyanex272和P507之间,与INET-3相当,但其萃取动力学慢于INET-3.其对重稀土(Gd～Lu)的平均分离系数为2.18[33].萃取剂INET-1和INET-2对稀土具有很强的萃取能力,甚至比P507强.当平衡p H值在1.7～2.5范围内,Er和Y的萃取率都很高,难以分离.萃取剂INET-3的萃取能力强于Cyanex272,在平衡p H值为2.0～2.8时,INET-3的萃取分离性能更好.在低p H(<2.2)溶液中,P507的萃取分离效果较好,而INET-3在高p H范围(2.2～2.8)内则表现出较好的萃取分离性能.在p H为2.2～2.8时,Cyanex272对Y/Ho分离系数较大,特别是在平衡p H值为2.28时,βY/Ho为1.75,但Y和Ho的萃取率明显低于INET-3 (图6).可以看出,萃取剂结构中支链化程度越大,基团体积越大,支链越靠近磷原子,其对稀土的萃取能力就越弱[34].INET-3浸渍树脂从初始p H为2.4的盐酸介质中萃取分离重稀土离子时,离子对Er/Ho、Tm/Er、Yb/Tm、Lu/Yb的分离系数分别为1.76、2.59、2.56和1.19[35].不对称二烷基膦酸萃取剂与常用酸性萃取剂性能对比见表2.
与Cyanex272拥有两个2,4,4′-三甲基戊基比较,萃取剂USTB-2分子中只有一个2,4,4′-三甲基戊基,另一个为2,4-二甲基庚基,总碳原子数比Cyanex272多一个,p Ka值为5.62.USTB-2对重稀土离子的萃取能力介于Cyanex272和P507之间,与INET-3相当,但其萃取动力学慢于INET-3.其对重稀土(Gd～Lu)的平均分离系数为2.18[33].萃取剂INET-1和INET-2对稀土具有很强的萃取能力,甚至比P507强.当平衡p H值在1.7～2.5范围内,Er和Y的萃取率都很高,难以分离.萃取剂INET-3的萃取能力强于Cyanex272,在平衡p H值为2.0～2.8时,INET-3的萃取分离性能更好.在低p H(<2.2)溶液中,P507的萃取分离效果较好,而INET-3在高p H范围(2.2～2.8)内则表现出较好的萃取分离性能.在p H为2.2～2.8时,Cyanex272对Y/Ho分离系数较大,特别是在平衡p H值为2.28时,βY/Ho为1.75,但Y和Ho的萃取率明显低于INET-3 (图6).可以看出,萃取剂结构中支链化程度越大,基团体积越大,支链越靠近磷原子,其对稀土的萃取能力就越弱[34].INET-3浸渍树脂从初始p H为2.4的盐酸介质中萃取分离重稀土离子时,离子对Er/Ho、Tm/Er、Yb/Tm、Lu/Yb的分离系数分别为1.76、2.59、2.56和1.19[35].不对称二烷基膦酸萃取剂与常用酸性萃取剂性能对比见表2.杜若冰等[36,37]采用微波辅助法合成了7种二烷基膦酸萃取剂.萃取剂构效关系研究表明,β位取代基的空间效应对萃取剂萃取分离性能的影响要比α位的更加明显.当β位取代基为乙基或丙基时,分离性能最好.Nifant’ev等[38]合成了系列单烷基膦酸以及非对称二取代膦酸萃取剂.与P204相比,单烷基膦酸对La、Pr、Nd、Dy、Lu元素的萃取能力更强,二取代膦酸对Dy、Lu元素的选择性更好,部分二烷基膦酸对Pr/Nd的分离系数在1.5～1.7之间,优于P204 (βPr/Nd=1.36).
【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel method for synthesis of styryl phosphonate monoester and its application in La（Ⅲ） extraction[J]. Kaihua Huang,Yun Jia,Shuai Wang,Jia Yang,Hong Zhong. Journal of Rare Earths. 2020(06)
[2]Precipitation transformation of rare earth sulfate into chloride with p-dodecylphenoxy carboxylic acids[J]. Yanliang Wang,Jia Su,Xiangguang Guo,Jianguo Cui,Yan Bai,Fujian Li,Xiaoqi Sun. Journal of Rare Earths. 2019(12)
[3]Extractant（2,3-dimethylbutyl）（2,4,40-trimethylpentyl） phosphinic acid（INET-3） impregnated onto XAD-16 and its extraction and separation performance for heavy rare earths from chloride media[J]. Junlian Wang,Meiying Xie,Juanjuan Ma,Huajun Wang,Shengming Xu. Journal of Rare Earths. 2017(12)
[4]四乙基双三嗪吡啶与二酰胺荚醚在硝酸介质中对Am（Ⅲ）/Eu（Ⅲ）的协同萃取[J]. 曹石巍,谈存敏,张鑫,秦芝. 核化学与放射化学. 2016(05)
[5]二（2-乙基己基）膦酸从盐酸介质中萃取钪（Ⅲ）、钇（Ⅲ）、镧系离子（Ⅲ）和铁（Ⅲ）[J]. 薛理珍,李德谦. 应用化学. 1992(04)
[6]独居石中铀铁钍稀土萃取分离的研究[J]. 邹东. 广东有色金属学报. 1992(01)
本文编号：3414779
【文章来源】：中国科学:化学. 2020,50(11)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
含胺基有机膦萃取剂结构
图3 不同平衡p H下五碳链烷基(a～c)和六碳链烷基(d～f)结构对萃取剂萃取Tm3+(a,d)、Yb3+(b,e)、Lu3+(c,f)的影响[29](CLn3+:4×10-4mol/L;CNa NO=0.1 mol/L;CHL=2.0×10-2mol/L)(网络版彩图)3与Cyanex272拥有两个2,4,4′-三甲基戊基比较,萃取剂USTB-2分子中只有一个2,4,4′-三甲基戊基,另一个为2,4-二甲基庚基,总碳原子数比Cyanex272多一个,p Ka值为5.62.USTB-2对重稀土离子的萃取能力介于Cyanex272和P507之间,与INET-3相当,但其萃取动力学慢于INET-3.其对重稀土(Gd～Lu)的平均分离系数为2.18[33].萃取剂INET-1和INET-2对稀土具有很强的萃取能力,甚至比P507强.当平衡p H值在1.7～2.5范围内,Er和Y的萃取率都很高,难以分离.萃取剂INET-3的萃取能力强于Cyanex272,在平衡p H值为2.0～2.8时,INET-3的萃取分离性能更好.在低p H(<2.2)溶液中,P507的萃取分离效果较好,而INET-3在高p H范围(2.2～2.8)内则表现出较好的萃取分离性能.在p H为2.2～2.8时,Cyanex272对Y/Ho分离系数较大,特别是在平衡p H值为2.28时,βY/Ho为1.75,但Y和Ho的萃取率明显低于INET-3 (图6).可以看出,萃取剂结构中支链化程度越大,基团体积越大,支链越靠近磷原子,其对稀土的萃取能力就越弱[34].INET-3浸渍树脂从初始p H为2.4的盐酸介质中萃取分离重稀土离子时,离子对Er/Ho、Tm/Er、Yb/Tm、Lu/Yb的分离系数分别为1.76、2.59、2.56和1.19[35].不对称二烷基膦酸萃取剂与常用酸性萃取剂性能对比见表2.
与Cyanex272拥有两个2,4,4′-三甲基戊基比较,萃取剂USTB-2分子中只有一个2,4,4′-三甲基戊基,另一个为2,4-二甲基庚基,总碳原子数比Cyanex272多一个,p Ka值为5.62.USTB-2对重稀土离子的萃取能力介于Cyanex272和P507之间,与INET-3相当,但其萃取动力学慢于INET-3.其对重稀土(Gd～Lu)的平均分离系数为2.18[33].萃取剂INET-1和INET-2对稀土具有很强的萃取能力,甚至比P507强.当平衡p H值在1.7～2.5范围内,Er和Y的萃取率都很高,难以分离.萃取剂INET-3的萃取能力强于Cyanex272,在平衡p H值为2.0～2.8时,INET-3的萃取分离性能更好.在低p H(<2.2)溶液中,P507的萃取分离效果较好,而INET-3在高p H范围(2.2～2.8)内则表现出较好的萃取分离性能.在p H为2.2～2.8时,Cyanex272对Y/Ho分离系数较大,特别是在平衡p H值为2.28时,βY/Ho为1.75,但Y和Ho的萃取率明显低于INET-3 (图6).可以看出,萃取剂结构中支链化程度越大,基团体积越大,支链越靠近磷原子,其对稀土的萃取能力就越弱[34].INET-3浸渍树脂从初始p H为2.4的盐酸介质中萃取分离重稀土离子时,离子对Er/Ho、Tm/Er、Yb/Tm、Lu/Yb的分离系数分别为1.76、2.59、2.56和1.19[35].不对称二烷基膦酸萃取剂与常用酸性萃取剂性能对比见表2.杜若冰等[36,37]采用微波辅助法合成了7种二烷基膦酸萃取剂.萃取剂构效关系研究表明,β位取代基的空间效应对萃取剂萃取分离性能的影响要比α位的更加明显.当β位取代基为乙基或丙基时,分离性能最好.Nifant’ev等[38]合成了系列单烷基膦酸以及非对称二取代膦酸萃取剂.与P204相比,单烷基膦酸对La、Pr、Nd、Dy、Lu元素的萃取能力更强,二取代膦酸对Dy、Lu元素的选择性更好,部分二烷基膦酸对Pr/Nd的分离系数在1.5～1.7之间,优于P204 (βPr/Nd=1.36).
【参考文献】：
期刊论文
[1]A novel method for synthesis of styryl phosphonate monoester and its application in La（Ⅲ） extraction[J]. Kaihua Huang,Yun Jia,Shuai Wang,Jia Yang,Hong Zhong. Journal of Rare Earths. 2020(06)
[2]Precipitation transformation of rare earth sulfate into chloride with p-dodecylphenoxy carboxylic acids[J]. Yanliang Wang,Jia Su,Xiangguang Guo,Jianguo Cui,Yan Bai,Fujian Li,Xiaoqi Sun. Journal of Rare Earths. 2019(12)
[3]Extractant（2,3-dimethylbutyl）（2,4,40-trimethylpentyl） phosphinic acid（INET-3） impregnated onto XAD-16 and its extraction and separation performance for heavy rare earths from chloride media[J]. Junlian Wang,Meiying Xie,Juanjuan Ma,Huajun Wang,Shengming Xu. Journal of Rare Earths. 2017(12)
[4]四乙基双三嗪吡啶与二酰胺荚醚在硝酸介质中对Am（Ⅲ）/Eu（Ⅲ）的协同萃取[J]. 曹石巍,谈存敏,张鑫,秦芝. 核化学与放射化学. 2016(05)
[5]二（2-乙基己基）膦酸从盐酸介质中萃取钪（Ⅲ）、钇（Ⅲ）、镧系离子（Ⅲ）和铁（Ⅲ）[J]. 薛理珍,李德谦. 应用化学. 1992(04)
[6]独居石中铀铁钍稀土萃取分离的研究[J]. 邹东. 广东有色金属学报. 1992(01)
本文编号：3414779
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