【摘要】：稀土的分離和提純一直是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。稀土在當(dāng)今社會各個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,有著廣闊的應(yīng)用前景。稀土的分離提純方法很多:化學(xué)沉淀法,離子交換法,溶劑萃取法,萃取色譜法和液膜法。溶劑萃取法廣泛用于稀土中鐵的除雜。酰胺類萃取劑相對其他含磷或含硫萃取劑有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):合成制備簡單,不產(chǎn)生污染,萃取效果好,可以循環(huán)利用等。本論文合成了一種丙二酰胺類萃取劑:2-十二烷基-N,N,N′,N′-四丁基丙二酰胺(TBDMA)并研究了它與不同水溶液的界面性質(zhì),萃取鐵鐠的熱力學(xué)、動力學(xué)等等。主要研究內(nèi)容如下:1.合成了2-十二烷基-N,N,N′,N′-四丁基丙二酰胺(TBDMA),并用FT-IR、NMR、元素分析手段對目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。2.針對稀土濕法冶金中稀土離子與鐵離子共存問題,分別以甲苯、環(huán)己烷為稀釋劑研究了TBDMA萃取Pr~(3+)和Fe~(3+)的熱力學(xué)�？疾炝苏袷帟r(shí)間、水相的酸度、萃取劑的濃度、萃取體系的溫度、稀釋劑種類、NaCl、CaCl_2濃度對萃取率的影響�？疾炝薍~+、Cl~-對萃取性能的影響,并進(jìn)行了詳細(xì)的討論。研究表明,TBDMA在甲苯、環(huán)己烷中對Pr~(3+)萃取效果不好,對Fe~(3+)的萃取效果很好�？刂坪线m的酸度等條件,可以實(shí)現(xiàn)Pr~(3+)和Fe~(3+)的分離,這對于輕稀土礦的濕法冶金中鐵的除雜具有重要的意義。研究了萃取劑濃度與萃取分配比的關(guān)系,利用斜率法擬合求得的斜率為2,因此每個萃合物分子中含有兩個萃取劑分子。通過相關(guān)的熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算可知:此萃取反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度對萃取不利。通過萃取前后傅里葉紅外、紫外譜圖的對照,發(fā)現(xiàn)羰基吸收峰發(fā)生改變,說明H~+與TBDMA羰基上的氧發(fā)生配位,萃合物中含有FeCl_4~-。除此以外,還進(jìn)行了萃取劑結(jié)構(gòu)對萃取性能影響的探究和少量反萃實(shí)驗(yàn)。反萃實(shí)驗(yàn)探究了反萃時(shí)間、相比對反萃的影響。熱力學(xué)的研究對萃取動力學(xué)條件的選擇奠定了基礎(chǔ)。3.本論文組裝了一種簡易的恒界面池,并用組裝的恒界面池測定了TBDMA萃取Fe~(3+)的動力學(xué)�？疾炝藬嚢铇D(zhuǎn)速、TBDMA濃度、鹽酸濃度、溫度、Fe~(3+)濃度對萃取速率的影響。在鹽酸體系中,TBDMA萃取Fe~(3+)的過程受相界面處的化學(xué)反應(yīng)控制,表觀活化能為8.90 kJ·mol~(-1)。在鹽酸體系中萃取反應(yīng)的速率隨TBDMA的濃度和Fe~(3+)濃度增大而加快,其反應(yīng)級數(shù)分別為0.77和2.06。萃取反應(yīng)的速率隨著鹽酸濃度的增大而增大,但是并不是線性增大。因此鹽酸對萃取反應(yīng)的速率的級數(shù)是不確定的。在恒界面池相界面面積17.85 cm~2、反應(yīng)溫度25℃,鹽酸濃度為5.0 mol·dm~(-3)的條件下,TBDMA萃取Fe~(3+)的界面反應(yīng)動力學(xué)速率方程可以表示為:r_0=0.66×[TBDMA]~(0.77)×[Fe~(3+)]~(2.06)。4.用滴體積法測定了萃取劑TBDMA在不同稀釋劑(正辛烷、苯、甲苯、環(huán)己烷)下的液滴體積與時(shí)間的關(guān)系。進(jìn)而獲得了界面張力與液滴形成時(shí)間的關(guān)系:界面張力隨著液滴形成時(shí)間的增長,先逐漸下降,后趨于穩(wěn)定。研究了該萃取劑在不同稀釋劑條件下的界面張力�？疾炝瞬煌瑮l件下TBDMA與不同水溶液的界面張力和溫度對TBDMA與水界面張力的影響。5.用滴體積法測定了不同濃度的鹽酸、CaCl_2、NaCl、不同溫度、不同稀釋劑對萃取劑TBDMA-Fe~(3+)溶液的界面張力的影響。此研究對界面張力的研究奠定了基礎(chǔ),也為萃取機(jī)理的研究提供了一定理論支持。
【圖文】：

N,N,N′,N′-四丁基丙二酰胺(TBMA)的核磁氫譜圖

圖 2.4 2-十二烷基-N,N,N′,N′-四丁基丙二酰胺的氫核磁譜2-十二烷基-N,N,N′,N′-四丁基丙二酰胺譜圖解析如下所示：1H-NMR (400 Cl3)δ 3.40-3.48 (t, J = 6.7, 6.7 Hz, 1H, -CH), 3.36-3.06 (m, 8H, 4-CH2), δ 1.89-1.78 ( Hz, 2H, -CH2), 1.61-1.39 (m, 8H, 4-CH2), δ 1.33-1.10 (m, 28H, 14-CH2), δ 0.95-0.80
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF845;TF56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2655020