新型膦酰胺萃取剂的合成及其在铈、钍萃取分离中的应用

发布时间：2020-10-18 02:04

　　 针对氟碳铈矿中稀土元素的萃取分离,基于课题组多年的溶剂萃取及配位化学研究的基础,创新性地提出了在中性磷萃取剂中引入氮元素以增强和金属离子的配位的思想,设计、合成含氮中性磷萃取剂,通过改变P,N原子之间碳原子的数目,碳原子的异构化程度,N原子上支链的异构化来提高反应的选择性和反应性,设计合成出分离效果好,选择性高,合成方法简单,操作简便,易于实现工业化生产、分离稀土元素的萃取剂,研究萃取剂的萃取机理等,从而实现对环境污染小,资源合理化利用,降低生产价格。本文合成了一种含氮中性膦酸酯萃取剂(N5),并研究了其对铈(Ⅳ)、钍(Ⅳ)、RE(Ⅲ)等的分离性能和机理,主要研究内容如下：1、通过甲醛、正丁胺和亚酯进行反应,合成了萃取剂二(2-乙基己基)(丁胺甲基)膦酸酯,采用核磁、气相色谱等方法对其纯度进行了表征。2、研究了含氮中性膦酸酯萃取剂(N5)在硫酸介质中对铈(Ⅳ)、钍(Ⅳ)、RE(Ⅲ)等的萃取分离性能,通过斜率法及红外光谱等方法确定了N5萃Ce(Ⅳ)、Th(Ⅳ)是中性络合机理,其萃合物结构式分别为Th(HSO4)2SO4·N5和Ce(HSO4)2SO4·2N5。3、考察了萃取酸度、萃取剂的浓度、温度、相比、不同稀释剂等因素对Ce(Ⅳ)、Th(Ⅳ)萃取的影响,酸的种类、反萃剂酸度等因素对Ce(Ⅳ)、Th(Ⅳ)反萃的影响,结果表明,铈可通过还原反应进行反萃,钍可用稀盐酸进行反萃,其单次反萃率达到90%以上；0.12mol/L N5对Ce(Ⅳ)、Th(Ⅳ)的饱和容量分别为4.5 g/L和5.8 g/L。
【学位单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF845
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
    0.1 溶剂萃取概述
        0.1.1 溶剂萃取分离研究进展
        0.1.2 溶剂萃取分离原理简介
        0.1.3 溶剂萃取中络合剂对分离系数的影响
    0.2 溶剂萃取分离在工业中的应用
    0.3 稀土的溶剂萃取简介
        0.3.1 酸性萃取体系
        0.3.2 中性络合萃取体系
        0.3.3 胺和季胺盐萃取体系
    0.4 本论文主要研究内容
第1章 实验仪器、试剂和方法
    1.1 实验仪器和试剂
        1.1.1 实验主要仪器和用途
        1.1.2 实验主要试剂和用途
    1.2 实验方法
        1.2.1 铈（Ⅳ）及总铈的测定：硫酸亚铁铵法
        1.2.2 混合稀土的测定
        1.2.3 萃取方法和数据处理
        1.2.4 负载稀土离子的有机相的反萃
第2章 α-胺基膦酸酯的合成及对稀土元素的萃取
    2.1 萃取剂合成与表征
        2.1.1 萃取剂N5的合成
        2.1.2 萃取剂N5的表征
    2.2 实验结果和结论
        2.2.1 硫酸溶液中N5对Ce（Ⅳ）、Th（Ⅳ）、F（Ⅰ）和RE（Ⅲ）的萃取
        2.2.2 萃取剂N5萃取铈、钍的机理
        2.2.3 萃取剂N5在硫酸介质中萃取铈、钍的机理
        2.2.4 温度对萃取剂N5萃取铈,钍的影响
        2.2.5 负载有机相的反萃
        2.2.6 稀释剂种类对萃取剂N5萃取铈的影响
        2.2.7 相比对萃取剂萃取Ce的影响
4+和Th⁴⁺的萃取容量'>        2.2.8 N5对Ce⁴⁺和Th⁴⁺的萃取容量
    2.3 本章小结
第3章 萃取剂Cextrant 230的合成及放大实验
    3.1 萃取剂的合成
    3.2 萃取剂的放大实验
第4章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 进一步工作的方向
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况

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本文编号：2845634