基于離子液體的“可設計性”和“軟酸”性質萃取分離電鍍污泥中Cr 6+ /Fe 3+
發(fā)布時間：2021-12-24 12:10
基于離子液體的"可設計性"和"軟酸"性質對于其在電鍍污泥酸浸液中鉻鐵萃取分離方面的應用及其機理進行研究。結果表明:咪唑環(huán)上烷基鏈的長度對于鉻鐵萃取分離效果有較大的影響,陰離子為[BF4]-的離子液體對于鉻鐵萃取分離能力大于陰離子為[PF6]-的離子液體。在所研究的離子液體中,[Omim][BF4]對于鉻鐵具有較好的萃取分離效果,實現了電鍍污泥中鉻鐵分離。結合斜率法、紅外光譜分析、Raman光譜分析,[Omim][BF4]萃取鉻符合離子締合機理,可推測[Omim][BF4]咪唑陽離子與Cr2O72-陰離子形成離子締合物而進入有機相,達到萃取分離,從而實現電鍍污泥資源化目的,具有一定的應用性。
【文章來源】：化工學報. 2017,68(09)北大核心EICSCD
【文章頁數】：8 頁
【部分圖文】：
[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的紅外光譜圖
][BF][BF]=nnKCDC(7)取對數44ex[Omim][BF][BF]lgDlgKnlgCnlgC(8)利用實驗數據作lgD-lgC[Omim][BF4]圖，得到直線4[Omim][BF]lgD=1.9236lgC+3.4718(9)R2=0.9987，直線斜率為1.9236，取整數得2，表明Cr2O72的萃合物中[Omim][BF4]的配位數為2。圖1lgD-lgC[Omim][BF4]曲線Fig.1lgD-lgC[Omim][BF4]curves圖2[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的紅外光譜圖Fig.2Infraredspectraof[Omim][BF4]and[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)adduct圖3萃合物的拉曼光譜圖Fig.3Ramanspectraofadduct由圖2可知，萃合物曲線中1058cm1處[BF4]的振動吸收峰消失，說明鉻的萃合物中不存在[BF4]，同時萃合物中在940cm1出現了強的振動吸收峰，表明Cr2O72的存在，與文獻[35]報道一致。萃合物紅外光譜圖中并未出現鐵鹽的吸收峰。由圖3可知，離子液體萃取之后出現了907cm1的Cr2O72Raman吸收峰，與文獻[36]所述保持一致。由圖2、圖3可以推斷出[Omim][BF4]萃取鉻的萃取機理為離子液體中咪唑陽離子與Cr2O72通過靜電吸引作用形成電子對，結合比為2:1，符合離子締合機理。2.3實際電鍍污泥酸浸液鉻鐵萃取分離條件優(yōu)化選取了4個不同因素萃取劑濃度、時間、pH、金屬離子初始濃度研究萃取分離過程的內在機制的影響。實驗結果如圖4所示。由圖4可以看出，改變不同反應因素，[Omim][BF4]萃取體系對于鉻鐵萃取分離效果較好，二者分離系數最高可達1431，因此[Omim][BF4]萃取分離電鍍污泥中鉻鐵具有一定的應用性，而其他幾種離子液體則遠遠不如該體系，不能實現鉻鐵深度分離。[Omim][BF4]具有親油疏水性質，?
齲不同pH條件下，金屬離子存在狀態(tài)不一致，隨著pH的升高，鉻在溶液中以CrO42形式存在，萃取率下降。離子液體對于不同金屬離子選擇性也存在差異。此外氫離子對其性質產生一定影響，陽離子的咪唑環(huán)上的H原子與[BF4]或者[PF6]中的F原子之間有較強的氫鍵作用。相比之下，[BF4]離子中的F原子具有較強的負電性和較強的形成氫鍵的能力，可與H+進行配合作用形成更強的氫鍵，促進萃取反應的進行。而[PF6]則與H+結合能力較弱，難以影響化學平衡。這也是影響實驗結果的因素之一。圖4（d）表明，隨著Cr(Ⅵ)濃度的增加，體系的鉻鐵分離系數降低明顯，分離系數降低主要是因為Cr(Ⅵ)濃度高到一定程度后會出現活度降低的趨勢，導致有機相中游離萃取劑濃度降低，從而降低分配比，而鐵的分配圖4萃取分離條件優(yōu)化Fig.4Optimizationofextractionandseperationconditions(a)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,pH=1.33;(b)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33;(c)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1;(d)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Application of Br?nsted acid ionic liquids as green catalyst in the synthesis of 2-propanol with reactive distillation[J]. Jinbei Yang,Dongren Cai,Ting Zeng,Lihua Zhou,Ling Li,Ruoyu Hong,Ting Qiu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
[2]Preparation of Chromium-iron Metal Powder from Chromium Slag by Reduction Roasting and Magnetic Separation[J]. Hong-ming LONG,Qing-min MENG,Ping WANG,Tie-jun CHUN,Yong-lin YAO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(09)
[3]咪唑型離子液體熱物理性質測量[J]. 黃浩軍,楊莉萍,徐子君,雒彩云,陶冶,鐘秋. 化工學報. 2015(S1)
[4]離子液體體系用于鹽湖鹵水提取鋰[J]. 石成龍,景燕,肖江,邱方龍,賈永忠. 化工學報. 2015(S1)
[5]鉻鐵礦硫酸浸出液中Cr3+與Fe3+的分離[J]. 張波,楊達朋,趙青,史培陽,劉承軍,姜茂發(fā). 有色金屬(冶煉部分). 2014(07)
[6]電鍍污泥的鐵氧體化研究[J]. 李磊,唐偉,朱淵博,顧文秀,王海軍,鄒路易. 現代化工. 2013(10)
[7]CMPO-離子液體萃取分離鈾（VI）體系的電化學性質[J]. 吳京珂,沈興海,陳慶德. 物理化學學報. 2013(08)
[8]鉻鐵合金中的鉻、鐵分離研究[J]. 鄔建輝,陽倫莊,湛菁,張傳福. 濕法冶金. 2011(01)
[9]親水性離子液體及其在催化反應中的應用[J]. 路瑞玲,劉建華,李臻,陳靜. 分子催化. 2008(02)
[10]針鐵礦法從鉻鐵合金硫酸浸出液中除鐵[J]. 胡國榮,李國,鄧新榮,彭忠東,曹雁冰. 濕法冶金. 2006(04)
本文編號：3550460
【文章來源】：化工學報. 2017,68(09)北大核心EICSCD
【文章頁數】：8 頁
【部分圖文】：
[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的紅外光譜圖
][BF][BF]=nnKCDC(7)取對數44ex[Omim][BF][BF]lgDlgKnlgCnlgC(8)利用實驗數據作lgD-lgC[Omim][BF4]圖，得到直線4[Omim][BF]lgD=1.9236lgC+3.4718(9)R2=0.9987，直線斜率為1.9236，取整數得2，表明Cr2O72的萃合物中[Omim][BF4]的配位數為2。圖1lgD-lgC[Omim][BF4]曲線Fig.1lgD-lgC[Omim][BF4]curves圖2[Omim][BF4]和[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)萃合物的紅外光譜圖Fig.2Infraredspectraof[Omim][BF4]and[Omim][BF4]-Cr(Ⅵ)adduct圖3萃合物的拉曼光譜圖Fig.3Ramanspectraofadduct由圖2可知，萃合物曲線中1058cm1處[BF4]的振動吸收峰消失，說明鉻的萃合物中不存在[BF4]，同時萃合物中在940cm1出現了強的振動吸收峰，表明Cr2O72的存在，與文獻[35]報道一致。萃合物紅外光譜圖中并未出現鐵鹽的吸收峰。由圖3可知，離子液體萃取之后出現了907cm1的Cr2O72Raman吸收峰，與文獻[36]所述保持一致。由圖2、圖3可以推斷出[Omim][BF4]萃取鉻的萃取機理為離子液體中咪唑陽離子與Cr2O72通過靜電吸引作用形成電子對，結合比為2:1，符合離子締合機理。2.3實際電鍍污泥酸浸液鉻鐵萃取分離條件優(yōu)化選取了4個不同因素萃取劑濃度、時間、pH、金屬離子初始濃度研究萃取分離過程的內在機制的影響。實驗結果如圖4所示。由圖4可以看出，改變不同反應因素，[Omim][BF4]萃取體系對于鉻鐵萃取分離效果較好，二者分離系數最高可達1431，因此[Omim][BF4]萃取分離電鍍污泥中鉻鐵具有一定的應用性，而其他幾種離子液體則遠遠不如該體系，不能實現鉻鐵深度分離。[Omim][BF4]具有親油疏水性質，?
齲不同pH條件下，金屬離子存在狀態(tài)不一致，隨著pH的升高，鉻在溶液中以CrO42形式存在，萃取率下降。離子液體對于不同金屬離子選擇性也存在差異。此外氫離子對其性質產生一定影響，陽離子的咪唑環(huán)上的H原子與[BF4]或者[PF6]中的F原子之間有較強的氫鍵作用。相比之下，[BF4]離子中的F原子具有較強的負電性和較強的形成氫鍵的能力，可與H+進行配合作用形成更強的氫鍵，促進萃取反應的進行。而[PF6]則與H+結合能力較弱，難以影響化學平衡。這也是影響實驗結果的因素之一。圖4（d）表明，隨著Cr(Ⅵ)濃度的增加，體系的鉻鐵分離系數降低明顯，分離系數降低主要是因為Cr(Ⅵ)濃度高到一定程度后會出現活度降低的趨勢，導致有機相中游離萃取劑濃度降低，從而降低分配比，而鐵的分配圖4萃取分離條件優(yōu)化Fig.4Optimizationofextractionandseperationconditions(a)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,pH=1.33;(b)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33;(c)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1;(d)electroplatingsludgeaciddipping20.0ml,organicphase20.0ml,shakingat200r·min1for6.0min,concentrationofionicliquidis50.0g·L1,pH=1.33
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Application of Br?nsted acid ionic liquids as green catalyst in the synthesis of 2-propanol with reactive distillation[J]. Jinbei Yang,Dongren Cai,Ting Zeng,Lihua Zhou,Ling Li,Ruoyu Hong,Ting Qiu. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
[2]Preparation of Chromium-iron Metal Powder from Chromium Slag by Reduction Roasting and Magnetic Separation[J]. Hong-ming LONG,Qing-min MENG,Ping WANG,Tie-jun CHUN,Yong-lin YAO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(09)
[3]咪唑型離子液體熱物理性質測量[J]. 黃浩軍,楊莉萍,徐子君,雒彩云,陶冶,鐘秋. 化工學報. 2015(S1)
[4]離子液體體系用于鹽湖鹵水提取鋰[J]. 石成龍,景燕,肖江,邱方龍,賈永忠. 化工學報. 2015(S1)
[5]鉻鐵礦硫酸浸出液中Cr3+與Fe3+的分離[J]. 張波,楊達朋,趙青,史培陽,劉承軍,姜茂發(fā). 有色金屬(冶煉部分). 2014(07)
[6]電鍍污泥的鐵氧體化研究[J]. 李磊,唐偉,朱淵博,顧文秀,王海軍,鄒路易. 現代化工. 2013(10)
[7]CMPO-離子液體萃取分離鈾（VI）體系的電化學性質[J]. 吳京珂,沈興海,陳慶德. 物理化學學報. 2013(08)
[8]鉻鐵合金中的鉻、鐵分離研究[J]. 鄔建輝,陽倫莊,湛菁,張傳福. 濕法冶金. 2011(01)
[9]親水性離子液體及其在催化反應中的應用[J]. 路瑞玲,劉建華,李臻,陳靜. 分子催化. 2008(02)
[10]針鐵礦法從鉻鐵合金硫酸浸出液中除鐵[J]. 胡國榮,李國,鄧新榮,彭忠東,曹雁冰. 濕法冶金. 2006(04)
本文編號：3550460
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