稀土分離是銜接稀土資源與高性能稀土功能材料的關(guān)鍵過程,目前主要采用溶劑萃取技術(shù).稀土萃取劑的性能是決定溶劑萃取過程中稀土提取與分離效率的關(guān)鍵.本文簡要評述了近10年來我國新型稀土萃取劑,如二烷基膦酸類、含胺基有機(jī)膦類以及羧酸類萃取劑等的研究進(jìn)展. 

【文章來源】：中國科學(xué):化學(xué). 2020,50(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

含胺基有機(jī)膦萃取劑結(jié)構(gòu)

圖3 不同平衡p H下五碳鏈烷基(a～c)和六碳鏈烷基(d～f)結(jié)構(gòu)對萃取劑萃取Tm3+(a,d)、Yb3+(b,e)、Lu3+(c,f)的影響[29](CLn3+:4×10-4mol/L;CNa NO=0.1 mol/L;CHL=2.0×10-2mol/L)(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)3與Cyanex272擁有兩個2,4,4′-三甲基戊基比較,萃取劑USTB-2分子中只有一個2,4,4′-三甲基戊基,另一個為2,4-二甲基庚基,總碳原子數(shù)比Cyanex272多一個,p Ka值為5.62.USTB-2對重稀土離子的萃取能力介于Cyanex272和P507之間,與INET-3相當(dāng),但其萃取動力學(xué)慢于INET-3.其對重稀土(Gd～Lu)的平均分離系數(shù)為2.18[33].萃取劑INET-1和INET-2對稀土具有很強(qiáng)的萃取能力,甚至比P507強(qiáng).當(dāng)平衡p H值在1.7～2.5范圍內(nèi),Er和Y的萃取率都很高,難以分離.萃取劑INET-3的萃取能力強(qiáng)于Cyanex272,在平衡p H值為2.0～2.8時,INET-3的萃取分離性能更好.在低p H(<2.2)溶液中,P507的萃取分離效果較好,而INET-3在高p H范圍(2.2～2.8)內(nèi)則表現(xiàn)出較好的萃取分離性能.在p H為2.2～2.8時,Cyanex272對Y/Ho分離系數(shù)較大,特別是在平衡p H值為2.28時,βY/Ho為1.75,但Y和Ho的萃取率明顯低于INET-3 (圖6).可以看出,萃取劑結(jié)構(gòu)中支鏈化程度越大,基團(tuán)體積越大,支鏈越靠近磷原子,其對稀土的萃取能力就越弱[34].INET-3浸漬樹脂從初始p H為2.4的鹽酸介質(zhì)中萃取分離重稀土離子時,離子對Er/Ho、Tm/Er、Yb/Tm、Lu/Yb的分離系數(shù)分別為1.76、2.59、2.56和1.19[35].不對稱二烷基膦酸萃取劑與常用酸性萃取劑性能對比見表2.

與Cyanex272擁有兩個2,4,4′-三甲基戊基比較,萃取劑USTB-2分子中只有一個2,4,4′-三甲基戊基,另一個為2,4-二甲基庚基,總碳原子數(shù)比Cyanex272多一個,p Ka值為5.62.USTB-2對重稀土離子的萃取能力介于Cyanex272和P507之間,與INET-3相當(dāng),但其萃取動力學(xué)慢于INET-3.其對重稀土(Gd～Lu)的平均分離系數(shù)為2.18[33].萃取劑INET-1和INET-2對稀土具有很強(qiáng)的萃取能力,甚至比P507強(qiáng).當(dāng)平衡p H值在1.7～2.5范圍內(nèi),Er和Y的萃取率都很高,難以分離.萃取劑INET-3的萃取能力強(qiáng)于Cyanex272,在平衡p H值為2.0～2.8時,INET-3的萃取分離性能更好.在低p H(<2.2)溶液中,P507的萃取分離效果較好,而INET-3在高p H范圍(2.2～2.8)內(nèi)則表現(xiàn)出較好的萃取分離性能.在p H為2.2～2.8時,Cyanex272對Y/Ho分離系數(shù)較大,特別是在平衡p H值為2.28時,βY/Ho為1.75,但Y和Ho的萃取率明顯低于INET-3 (圖6).可以看出,萃取劑結(jié)構(gòu)中支鏈化程度越大,基團(tuán)體積越大,支鏈越靠近磷原子,其對稀土的萃取能力就越弱[34].INET-3浸漬樹脂從初始p H為2.4的鹽酸介質(zhì)中萃取分離重稀土離子時,離子對Er/Ho、Tm/Er、Yb/Tm、Lu/Yb的分離系數(shù)分別為1.76、2.59、2.56和1.19[35].不對稱二烷基膦酸萃取劑與常用酸性萃取劑性能對比見表2.杜若冰等[36,37]采用微波輔助法合成了7種二烷基膦酸萃取劑.萃取劑構(gòu)效關(guān)系研究表明,β位取代基的空間效應(yīng)對萃取劑萃取分離性能的影響要比α位的更加明顯.當(dāng)β位取代基為乙基或丙基時,分離性能最好.Nifant’ev等[38]合成了系列單烷基膦酸以及非對稱二取代膦酸萃取劑.與P204相比,單烷基膦酸對La、Pr、Nd、Dy、Lu元素的萃取能力更強(qiáng),二取代膦酸對Dy、Lu元素的選擇性更好,部分二烷基膦酸對Pr/Nd的分離系數(shù)在1.5～1.7之間,優(yōu)于P204 (βPr/Nd=1.36).

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3414779