基于离子液体的“可设计性”和“软酸”性质萃取分离电镀污泥中Cr 6+ /Fe 3+
发布时间：2021-12-24 12:10
基于离子液体的"可设计性"和"软酸"性质对于其在电镀污泥酸浸液中铬铁萃取分离方面的应用及其机理进行研究。结果表明:咪唑环上烷基链的长度对于铬铁萃取分离效果有较大的影响,阴离子为[BF4]-的离子液体对于铬铁萃取分离能力大于阴离子为[PF6]-的离子液体。在所研究的离子液体中,[Omim][BF4]对于铬铁具有较好的萃取分离效果,实现了电镀污泥中铬铁分离。结合斜率法、红外光谱分析、Raman光谱分析,[Omim][BF4]萃取铬符合离子缔合机理,可推测[Omim][BF4]咪唑阳离子与Cr2O72-阴离子形成离子缔合物而进入有机相,达到萃取分离,从而实现电镀污泥资源化目的,具有一定的应用性。
【文章来源】：化工学报. 2017,68(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的红外光谱图
][BF][BF]=nnKCDC(7)取对数44ex[Omim][BF][BF]lgDlgKnlgCnlgC(8)利用实验数据作lgD-lgC[Omim][BF4]图，得到直线4[Omim][BF]lgD=1.9236lgC+3.4718(9)R2=0.9987，直线斜率为1.9236，取整数得2，表明Cr2O72的萃合物中[Omim][BF4]的配位数为2。图1lgD-lgC[Omim][BF4]曲线Fig.1lgD-lgC[Omim][BF4]curves图2[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的红外光谱图Fig.2Infraredspectraof[Omim][BF4]and[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)adduct图3萃合物的拉曼光谱图Fig.3Ramanspectraofadduct由图2可知，萃合物曲线中1058cm1处[BF4]的振动吸收峰消失，说明铬的萃合物中不存在[BF4]，同时萃合物中在940cm1出现了强的振动吸收峰，表明Cr2O72的存在，与文献[35]报道一致。萃合物红外光谱图中并未出现铁盐的吸收峰。由图3可知，离子液体萃取之后出现了907cm1的Cr2O72Raman吸收峰，与文献[36]所述保持一致。由图2、图3可以推断出[Omim][BF4]萃取铬的萃取机理为离子液体中咪唑阳离子与Cr2O72通过静电吸引作用形成电子对，结合比为2:1，符合离子缔合机理。2.3实际电镀污泥酸浸液铬铁萃取分离条件优化选取了4个不同因素萃取剂浓度、时间、pH、金属离子初始浓度研究萃取分离过程的内在机制的影响。实验结果如图4所示。由图4可以看出，改变不同反应因素，[Omim][BF4]萃取体系对于铬铁萃取分离效果较好，二者分离系数最高可达1431，因此[Omim][BF4]萃取分离电镀污泥中铬铁具有一定的应用性，而其他几种离子液体则远远不如该体系，不能实现铬铁深度分离。[Omim][BF4]具有亲油疏水性质，?
龋不同pH条件下，金属离子存在状态不一致，随着pH的升高，铬在溶液中以CrO42形式存在，萃取率下降。离子液体对于不同金属离子选择性也存在差异。此外氢离子对其性质产生一定影响，阳离子的咪唑环上的H原子与[BF4]或者[PF6]中的F原子之间有较强的氢键作用。相比之下，[BF4]离子中的F原子具有较强的负电性和较强的形成氢键的能力，可与H+进行配合作用形成更强的氢键，促进萃取反应的进行。而[PF6]则与H+结合能力较弱，难以影响化学平衡。这也是影响实验结果的因素之一。图4（d）表明，随着Cr(Ⅵ)浓度的增加，体系的铬铁分离系数降低明显，分离系数降低主要是因为Cr(Ⅵ)浓度高到一定程度后会出现活度降低的趋势，导致有机相中游离萃取剂浓度降低，从而降低分配比，而铁的分配图4萃取分离条件优化Fig.4Optimizationofextractionandseperationconditions(a)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,pH=1.33;(b)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33;(c)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1;(d)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application of Br?nsted acid ionic liquids as green catalyst in the synthesis of 2-propanol with reactive distillation[J]. Jinbei Yang,Dongren Cai,Ting Zeng,Lihua Zhou,Ling Li,Ruoyu Hong,Ting Qiu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
[2]Preparation of Chromium-iron Metal Powder from Chromium Slag by Reduction Roasting and Magnetic Separation[J]. Hong-ming LONG,Qing-min MENG,Ping WANG,Tie-jun CHUN,Yong-lin YAO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(09)
[3]咪唑型离子液体热物理性质测量[J]. 黄浩军,杨莉萍,徐子君,雒彩云,陶冶,钟秋. 化工学报. 2015(S1)
[4]离子液体体系用于盐湖卤水提取锂[J]. 石成龙,景燕,肖江,邱方龙,贾永忠. 化工学报. 2015(S1)
[5]铬铁矿硫酸浸出液中Cr3+与Fe3+的分离[J]. 张波,杨达朋,赵青,史培阳,刘承军,姜茂发. 有色金属(冶炼部分). 2014(07)
[6]电镀污泥的铁氧体化研究[J]. 李磊,唐伟,朱渊博,顾文秀,王海军,邹路易. 现代化工. 2013(10)
[7]CMPO-离子液体萃取分离铀（VI）体系的电化学性质[J]. 吴京珂,沈兴海,陈庆德. 物理化学学报. 2013(08)
[8]铬铁合金中的铬、铁分离研究[J]. 邬建辉,阳伦庄,湛菁,张传福. 湿法冶金. 2011(01)
[9]亲水性离子液体及其在催化反应中的应用[J]. 路瑞玲,刘建华,李臻,陈静. 分子催化. 2008(02)
[10]针铁矿法从铬铁合金硫酸浸出液中除铁[J]. 胡国荣,李国,邓新荣,彭忠东,曹雁冰. 湿法冶金. 2006(04)
本文编号：3550460
【文章来源】：化工学报. 2017,68(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的红外光谱图
][BF][BF]=nnKCDC(7)取对数44ex[Omim][BF][BF]lgDlgKnlgCnlgC(8)利用实验数据作lgD-lgC[Omim][BF4]图，得到直线4[Omim][BF]lgD=1.9236lgC+3.4718(9)R2=0.9987，直线斜率为1.9236，取整数得2，表明Cr2O72的萃合物中[Omim][BF4]的配位数为2。图1lgD-lgC[Omim][BF4]曲线Fig.1lgD-lgC[Omim][BF4]curves图2[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的红外光谱图Fig.2Infraredspectraof[Omim][BF4]and[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)adduct图3萃合物的拉曼光谱图Fig.3Ramanspectraofadduct由图2可知，萃合物曲线中1058cm1处[BF4]的振动吸收峰消失，说明铬的萃合物中不存在[BF4]，同时萃合物中在940cm1出现了强的振动吸收峰，表明Cr2O72的存在，与文献[35]报道一致。萃合物红外光谱图中并未出现铁盐的吸收峰。由图3可知，离子液体萃取之后出现了907cm1的Cr2O72Raman吸收峰，与文献[36]所述保持一致。由图2、图3可以推断出[Omim][BF4]萃取铬的萃取机理为离子液体中咪唑阳离子与Cr2O72通过静电吸引作用形成电子对，结合比为2:1，符合离子缔合机理。2.3实际电镀污泥酸浸液铬铁萃取分离条件优化选取了4个不同因素萃取剂浓度、时间、pH、金属离子初始浓度研究萃取分离过程的内在机制的影响。实验结果如图4所示。由图4可以看出，改变不同反应因素，[Omim][BF4]萃取体系对于铬铁萃取分离效果较好，二者分离系数最高可达1431，因此[Omim][BF4]萃取分离电镀污泥中铬铁具有一定的应用性，而其他几种离子液体则远远不如该体系，不能实现铬铁深度分离。[Omim][BF4]具有亲油疏水性质，?
龋不同pH条件下，金属离子存在状态不一致，随着pH的升高，铬在溶液中以CrO42形式存在，萃取率下降。离子液体对于不同金属离子选择性也存在差异。此外氢离子对其性质产生一定影响，阳离子的咪唑环上的H原子与[BF4]或者[PF6]中的F原子之间有较强的氢键作用。相比之下，[BF4]离子中的F原子具有较强的负电性和较强的形成氢键的能力，可与H+进行配合作用形成更强的氢键，促进萃取反应的进行。而[PF6]则与H+结合能力较弱，难以影响化学平衡。这也是影响实验结果的因素之一。图4（d）表明，随着Cr(Ⅵ)浓度的增加，体系的铬铁分离系数降低明显，分离系数降低主要是因为Cr(Ⅵ)浓度高到一定程度后会出现活度降低的趋势，导致有机相中游离萃取剂浓度降低，从而降低分配比，而铁的分配图4萃取分离条件优化Fig.4Optimizationofextractionandseperationconditions(a)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,pH=1.33;(b)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33;(c)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1;(d)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33
【参考文献】：
期刊论文
[1]Application of Br?nsted acid ionic liquids as green catalyst in the synthesis of 2-propanol with reactive distillation[J]. Jinbei Yang,Dongren Cai,Ting Zeng,Lihua Zhou,Ling Li,Ruoyu Hong,Ting Qiu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
[2]Preparation of Chromium-iron Metal Powder from Chromium Slag by Reduction Roasting and Magnetic Separation[J]. Hong-ming LONG,Qing-min MENG,Ping WANG,Tie-jun CHUN,Yong-lin YAO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(09)
[3]咪唑型离子液体热物理性质测量[J]. 黄浩军,杨莉萍,徐子君,雒彩云,陶冶,钟秋. 化工学报. 2015(S1)
[4]离子液体体系用于盐湖卤水提取锂[J]. 石成龙,景燕,肖江,邱方龙,贾永忠. 化工学报. 2015(S1)
[5]铬铁矿硫酸浸出液中Cr3+与Fe3+的分离[J]. 张波,杨达朋,赵青,史培阳,刘承军,姜茂发. 有色金属(冶炼部分). 2014(07)
[6]电镀污泥的铁氧体化研究[J]. 李磊,唐伟,朱渊博,顾文秀,王海军,邹路易. 现代化工. 2013(10)
[7]CMPO-离子液体萃取分离铀（VI）体系的电化学性质[J]. 吴京珂,沈兴海,陈庆德. 物理化学学报. 2013(08)
[8]铬铁合金中的铬、铁分离研究[J]. 邬建辉,阳伦庄,湛菁,张传福. 湿法冶金. 2011(01)
[9]亲水性离子液体及其在催化反应中的应用[J]. 路瑞玲,刘建华,李臻,陈静. 分子催化. 2008(02)
[10]针铁矿法从铬铁合金硫酸浸出液中除铁[J]. 胡国荣,李国,邓新荣,彭忠东,曹雁冰. 湿法冶金. 2006(04)
本文编号：3550460
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3550460.html
