【摘要】：銣作為一種稀有堿金屬,在有機(jī)催化劑、光電倍增管、特種玻璃以及抗癌藥物等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,具有重大的經(jīng)濟(jì)、戰(zhàn)略意義。銣常和其它堿金屬共存于鋰云母、銫榴石、鋰銫榴石、天然光鹵石、鹽湖鹵水及地下鹵水中。世界上的銣資源90%以上存在于鹽湖鹵水及地下鹵水中。我國(guó)湖北、四川等地的地下鹵水,西藏、青海等地的鹽湖鹵水中銣的含量較高且儲(chǔ)量較大,有效提取鹵水中的銣?zhǔn)悄壳肮に囇芯康闹攸c(diǎn)之一。但鹵水中銣與大量的物理化學(xué)性質(zhì)極為相近的鉀共存,致使銣的提取技術(shù)難度極大。同時(shí)大量鹵水中銣資源未得到合理利用,因此開展高鉀鹵水中銣的分離富集工作,分離提取氯化銣產(chǎn)品具有巨大的經(jīng)濟(jì)與戰(zhàn)略意義。本文就平落海相沉積深層鹵水這一高鉀低銣體系進(jìn)行研究,采用高效銣萃取劑4-叔丁基-2-(α-甲芐基)酚(簡(jiǎn)稱t-BAMBP),研究其萃取銣的機(jī)理及相關(guān)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù),所獲得的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)為分離提取銣的工藝研究提供理論依據(jù),在其基礎(chǔ)上進(jìn)行多級(jí)連續(xù)逆流萃取試驗(yàn),尋找最佳萃取體系,推動(dòng)該體系溶劑萃取技術(shù)發(fā)展。本文研究了萃取劑t-BAMBP與銣、鉀的萃取化學(xué)行為及機(jī)理,以斜率法和飽和容量法測(cè)得了萃合物的組成為MOR.2ROH(M代表Rb+、K+),確定萃取反應(yīng)式為M(a)++3ROH(o)+OH-(a))=(MOR·2ROH)(o)+H2O(a),同時(shí)求得萃取平衡常數(shù)KRb=3.015.Kk=1.741。進(jìn)一步算得t-BAMBP與銣的萃取反應(yīng)△rHm(?)(Rb)=-22.28 kJ/mol,△rSm(?)(Rb)=-66.83 J/(K·mol),△rGm(?)(Rb)=-2.69 kJ/mol；t/BAMBP與鉀的萃取反應(yīng)△rHm(?)(K)=-6.38 kJ/mol,△rSm(?)(K)=-17.16 J/(K·mol),△rGm(?)(K)=-1.351 kJ/mol.通過考察分配比與pH的關(guān)系,驗(yàn)證了該萃取反應(yīng)為陽(yáng)離子交換機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明萃取劑t/BAMBP對(duì)Rb+的萃取能力大于對(duì)K+的萃取能力,對(duì)Rb+K+的萃取選擇性較高,說明在該萃取條件下Rb+、K+易于分離,Rb+易于分離富集。該萃取反應(yīng)是一個(gè)放熱過程,低溫下有利于銣鉀的萃取。本文利用層流型恒界面池,研究了25℃下t-BAMBP(以二甲苯為稀釋劑)萃取富鉀鹵水中銣的動(dòng)力學(xué),考察了攪拌速率、相界面積、溫度及反應(yīng)物初始濃度等對(duì)其萃取速率的影響。研究結(jié)果表明,t-BAMBP萃取銣的反應(yīng)對(duì)銣為一級(jí)反應(yīng)；萃取反應(yīng)速率由擴(kuò)散和萃取化學(xué)反應(yīng)混合控制；擴(kuò)散阻力區(qū)主要在水相界面；萃取化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在相界面處。t-BAMBP萃取銣的反應(yīng)機(jī)理為：Rb+與t-BAMBP分子先從各自的相主體擴(kuò)散至邊界層,然后在相界面處發(fā)生萃取反應(yīng),生成的萃合物分子再穿過邊界層進(jìn)入有機(jī)相主體完成萃取過程。建立了萃取反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并且擬合得出傳質(zhì)系數(shù)及兩相界面處的萃取反應(yīng)速率系數(shù)。以t-BAMBP為萃取劑、D80為稀釋劑在熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)上,通過理論級(jí)數(shù)的計(jì)算,在多級(jí)連續(xù)逆流萃取槽設(shè)備上采用萃取、水洗、反萃流程對(duì)高鉀低銣料液進(jìn)行銣的分離提純放大實(shí)驗(yàn)。以高鉀低銣鹵水料液其中CRb+=2.634g/L, CK+=23.06 g/L,經(jīng)過兩段4級(jí)逆流萃取、4級(jí)水洗、2級(jí)反萃工段,最終得到含銣的富集液其中CRb+=5.767 g/L,CK+=0.0103 g/L。銣的一段總回收率為81.3%,銣的二段總回收率為69.4%。經(jīng)此逆流萃取工藝得到的氯化銣富集液中Rb+占金屬離子比值為99.8%,蒸發(fā)濃縮結(jié)晶得到的產(chǎn)品氯化銣的純度可達(dá)99.5%。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O658.2;TS396.5

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本文編號(hào)：2276533