隨著高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,全球?qū)ο⊥良捌浠衔锛兌鹊囊笕找嬖黾?如何從稀土礦物中提取和純化稀土已成為科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。釷和鈾因其與稀土相似的化學(xué)性質(zhì)而常常伴生于稀土礦物中,在稀土礦浸取過程中,這些放射性元素也會(huì)被浸出,這些雜質(zhì)離子會(huì)對(duì)后續(xù)稀土的萃取分離造成影響。所以,尋找高效的分離鈾和釷并回收稀土的方法是目前面臨的主要問題。在現(xiàn)有分離純化金屬的技術(shù)中,溶劑萃取法因其高效性、設(shè)備簡單、分離效率高、處理能力大而成為分離純化稀土的重要手段。本論文研究了胺基膦萃取劑在硫酸介質(zhì)中萃取分離稀土（Ⅲ）及其伴生元素釷（Ⅳ）和鈾（Ⅵ）。具體工作內(nèi)容如下:1.使用α-胺基膦酸酯萃取劑（2-乙基己基）胺基甲基膦酸二（2-乙基己基）酯（Cextrant 230,L）從硫酸介質(zhì)中選擇性萃取分離U（Ⅵ）和Th（Ⅳ）。Cextrant 230在不同的酸度下對(duì)U（Ⅵ）、Th（Ⅳ）、RE（Ⅲ）、Al（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）進(jìn)行萃取,其萃取順序?yàn)?U（Ⅵ）>Th（Ⅳ）>Fe（Ⅲ）>RE（Ⅲ）>Al（Ⅲ）,且萃取率均隨著酸度的增加而逐漸降低。并對(duì)鈾的萃取進(jìn)行了詳細(xì)的研究,采用斜率法推導(dǎo)出Cextra... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

我國稀土儲(chǔ)量占比

5的萃取率開始降低。并推導(dǎo)出萃合物為Nd(NO3)32Cyanex921，0.01mol/LHCl和0.002mol/LH2SO4即可將負(fù)載有機(jī)相中的釹全部反萃下來。故Cyanex921萃取酸度和反萃酸度均較低，對(duì)釹的萃取性能良好。但Cyanex921在常溫下呈固態(tài)，在常用溶劑中的溶解度差等缺點(diǎn)，限制了其工業(yè)應(yīng)用。1.2.2酸性萃取劑這類萃取劑也可稱為陽離子萃取劑，主要包括羧酸類萃取劑、磺酸及酸性膦（磷）類萃取劑。其中酸性膦類萃取劑是一類應(yīng)用最廣泛的工業(yè)萃取劑，主要有三種，結(jié)構(gòu)式如圖1.2所示。該類萃取劑的萃取作用機(jī)理主要是金屬陽離子與羥基上的氫發(fā)生交換或者通過與磷酰氧基團(tuán)發(fā)生配位，從而形成螯合物。表1.3是萃取RE(Ⅲ)、U(Ⅵ)及Th(Ⅳ)的常見的酸性萃取劑。圖1.2酸性膦（磷）類萃取劑的三種基本結(jié)構(gòu)表1.3酸性萃取劑的名稱及結(jié)構(gòu)式全稱簡稱結(jié)構(gòu)式膦酸二（2-乙基己基）酯P204D2EHPA2-乙基己基膦酸單（2-乙基己基）酯P507HEHEHP二（2-乙基己基）膦酸P229二（2,4,4-三甲基戊基）膦酸Cyanex272

18圖3.1萃取劑Cextrant230的合成路線示意圖3.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.3.1平衡酸度對(duì)Cextrant230萃取金屬離子的影響在不同的硫酸濃度條件下，考查了Cextrant230萃取Th(Ⅳ)、U(Ⅵ)、Al(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)及三價(jià)稀土的性能。以La為輕稀土代表，Gd為中稀土代表，Yb為重稀土代表進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。其中所有的金屬離子濃度均為0.01mol/L，萃取劑Cextrant230的濃度為0.1mol/L。水相酸度0.086～4.5mol/LH+（0.043～2.25mol/LH2SO4）的范圍內(nèi)對(duì)Cextrant230萃取金屬離子的影響如圖3.2所示，U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的萃取率明顯高于RE(III)、Fe(III)和Al(III)。例如，在相同的條件下，這兩種放射性元素的萃取率在約1.0mol/LH+時(shí)均超過85%，而其他元素的萃取率均不超過10%。當(dāng)H+濃度大于1.0mol/L時(shí)，Cextrant230幾乎不再萃取RE(III)、Fe(III)和Al(III)，而U(Ⅵ)和Th(Ⅳ)的萃取率仍超過60%。同樣在Cextrant230選擇性萃取Ce(IV)和Sc(III)時(shí)也觀察到類似的結(jié)果[41,65]。從圖中還發(fā)現(xiàn)，隨著水相酸度的增加，所有金屬離子的萃取率降低，這意味著金屬離子與H2SO4之間存在競爭性萃齲Cextrant230對(duì)金屬離子的萃取順序?yàn)椋篣(Ⅵ)>Th(Ⅳ)>Fe(Ⅲ)>RE(Ⅲ)>Al(Ⅲ)。該萃取順序可用軟硬酸堿理論進(jìn)行解釋：與RE(III)相比，F(xiàn)e(III)的離子半徑較小，屬于更硬的酸。因此，F(xiàn)e(III)與硬堿（Cextant230）形成更強(qiáng)的相互作用。U(VI)的萃取率最高，歸因于UO22+離子的特殊結(jié)構(gòu)。另外，金屬離子的電荷越高，金屬離子與萃取劑之間的結(jié)合能力越強(qiáng)[66]，這也可以用來解釋萃取劑Cextrant230對(duì)U(Ⅵ)的萃取能力比Th(Ⅳ)強(qiáng)，然后優(yōu)于RE(Ⅲ)，F(xiàn)e(Ⅲ)和Al(Ⅲ)。值得注意的是Al(Ⅲ)的半徑最小，但是Cextrant230對(duì)它的萃取性能最差，這可能是由于鋁離子中形成了閉殼電子構(gòu)型，導(dǎo)致缺乏合適的價(jià)鍵軌道接受來自配?

【參考文獻(xiàn)】：
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