【摘要】：工業(yè)廢棄物中含有大量重金屬如銅、鎘、鋅、鈷、鎳等,這些重金屬的過(guò)量排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的危害。與此同時(shí),工業(yè)生產(chǎn)對(duì)高純度金屬的需求也日益增加。所以,尋找一種高效的分離提純回收重金屬離子的方法是必要的。溶劑萃取法具有高效、適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單和易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的特點(diǎn),已經(jīng)成為分離提純單一金屬的重要手段,也是近年來(lái)金屬提純領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文采用了α-氨基膦酸酯萃取劑在鹽酸介質(zhì)中萃取銅(II)和鎘(II),初步研究了萃取機(jī)理,為溶劑萃取的發(fā)展豐富理論基礎(chǔ)。主要工作內(nèi)容如下:1.通過(guò)比較兩種萃取劑對(duì)銅(II)的萃取能力,選擇了2-乙基己基氨基甲基膦酸二(2-乙基己基)酯(簡(jiǎn)稱Cextrant 230)在鹽酸介質(zhì)中對(duì)銅(II)進(jìn)行萃取�？疾炝怂嗨岫�、萃取劑濃度、鹽析劑以及溫度對(duì)萃取實(shí)驗(yàn)的影響。結(jié)果表明在鹽析劑存在的條件下,該萃取劑對(duì)銅(II)有很強(qiáng)的萃取能力。采用了斜率法推測(cè)出萃合物的組分,萃取機(jī)理為溶劑化機(jī)理。研究了該萃取劑對(duì)銅(II)的負(fù)載能力和反萃性能。將該萃取劑用于釹鐵硼磁體回收稀土后得到的萃余液中回收銅,得到的銅產(chǎn)品純度達(dá)到99.5%,產(chǎn)率為98.0%。2.研究了Cextrant 230在鹽酸介質(zhì)中對(duì)鎘(II)的萃取能力、反應(yīng)機(jī)理、負(fù)載能力和反萃效果。結(jié)果表明該萃取劑對(duì)鎘(II)具有很強(qiáng)的萃取能力,30%(v/v)該萃取劑對(duì)鎘(II)的飽和容量為26.42 g/L。硝酸能有效的將鎘(II)從有機(jī)相中反萃下來(lái),反萃率達(dá)到95.63%。探討了溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,計(jì)算得到相應(yīng)的熱力學(xué)常數(shù),發(fā)現(xiàn)該萃取過(guò)程為放熱過(guò)程。將該萃取劑用于模擬廢水料液中,經(jīng)過(guò)3級(jí)錯(cuò)流萃取可將鎘(II)完全富集。3.將Cextrant 230進(jìn)行水解得到酸性萃取劑2-乙基己基氨基甲基膦酸單(2-乙基己基)酯,研究了該酸性萃取劑在鹽酸介質(zhì)中對(duì)銅(II)和鎘(II)的萃取能力,通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明Cextrant 230更有利于銅(II)和鎘(II)的萃取。在此基礎(chǔ)上,為拓展該酸性萃取劑的應(yīng)用,將該萃取劑分別在硫酸、鹽酸和硝酸介質(zhì)中對(duì)鈷鎳混合溶液進(jìn)行萃取,計(jì)算得到分離系數(shù)。當(dāng)平衡pH值大于4.5時(shí),發(fā)現(xiàn)該萃取劑在三種體系中,都可以對(duì)鈷鎳進(jìn)行分離。
【圖文】：

第三相、易于反萃取分離、操作安全和成本低等條件[8]。萃取劑的分類方法有很多種，本小節(jié)主要對(duì)以下幾類萃取劑進(jìn)行介紹：中性磷（、酸性磷（膦）類、羧酸類、有機(jī)胺類萃取劑、螯合萃取劑以及 α-氨基膦酸酯萃。1.2.1 中性磷（膦）類萃取劑中性磷（膦）類萃取劑都含有 P=O，可以看做是磷酸的 H 或 OH 被完全取代[類萃取劑的結(jié)構(gòu)式如圖 1.1 所示。該類萃取劑具有化學(xué)穩(wěn)定性較高，是最重要的類中性萃取劑，同樣也是研究最多，應(yīng)用最廣的一類萃取劑。在此類萃取反應(yīng)中萃取物與萃取劑形成的萃合物必須是中性的，即萃取機(jī)理為溶劑化機(jī)理，其中 P=萃取劑與金屬離子配位的主要官能團(tuán)。萃取劑的萃取能力很大一部分是由于取代電負(fù)性的高低，取代基電負(fù)性越高，P=O 的給電子能力和形成氫鍵的能力越強(qiáng)。四種結(jié)構(gòu)的中性磷（膦）萃取劑的萃取能力順序?yàn)椋篟3PO > R2(RO)PO > (RO)2RPORO)3PO。

性磷（膦）類萃取劑磷酸萃取劑從結(jié)構(gòu)可以看出，是正磷酸分子的 H 或 OH 被有機(jī)基團(tuán)基容易釋放出 H+，使分子顯出酸性的萃取劑。結(jié)構(gòu)式如圖 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。一般情況金屬離子與 H+發(fā)生置換反應(yīng)，，從而被萃取到有機(jī)相中，萃取反應(yīng)機(jī)不過(guò)在某些情況下，可以通過(guò)膦酰氧發(fā)生配位，形成螯合物，這時(shí)3]。該類萃取劑萃取金屬離子的性能與被萃取金屬的性質(zhì)相關(guān)，通常萃取的能力隨著電荷的增加而增大，即 M4+> M3+> M2+> M+，具離子，萃取劑更容易萃取半徑小的金屬離子。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O652.62;X70

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2698620