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离子液体 ［C16mim］ ［NTf2］ 萃取H2SO4-NaClO3溶液 体系中的Au （Ⅲ） 陈 1， 2 张承龙 1， 2 邓明强 3 马恩 1， 2 王瑞雪 1， 2 王景伟 3 （1. 上海电子废弃物资源化协同创新中心， 上海 201209； 2. 上海第二工业大学电子废弃物研究中心， 上海 201209； 3. 上海森蓝环境资源有限公司， 上海 201203） 摘要为了解咪唑型离子液体1-十六烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺 （ ［C16mim］ ［NTf2］ ） -正戊醇体 系对Au （Ⅲ） 的萃取效果， 研究了不同pH值、 不同萃取剂浓度 （ ［C16mim］ ［NTf2］ 与正戊醇的质量体积比， g/L） 、 不同 相比 （离子液体相与浸金液相体积比VIL/Vaq， 下同） 对Au （Ⅲ） 的萃取效果， 并研究了 ［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 的选 择性萃取效果。结果表明［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 的萃取率随着pH值和相比的增大呈上升趋势； pH＜1.6时， Au （Ⅲ） 的萃取率随萃取剂浓度的增加而增大；［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 有明显的选择性萃取效果， 在浸金液Au3浓度为 0.05 g/L， 相比为1 ∶ 3， 浸金液pH1.6～2.0， ［C16mim］ ［NTf2］ 浓度为5 g/L， 常温萃取时间为2 min情况下， Au （Ⅲ） 萃取 率可达90以上， Au对于Al、 Cu、 Fe、 Zn的选择性系数β分别为466、 780、 1 118和1 404。 关键词离子液体 ［C16mim］ ［NTf2］萃取金 （Ⅲ） 中图分类号TD925.6文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -03-116-03 DOI10.19614/ki.jsks.201903019 Extraction of Au （Ⅲ）from Aqueous Solution of H2SO4-NaClO3by Ionic Liquids [C16mim][NTf2] Chen Yue1， 2Zhang Chenglong1， 2Deng Mingqiang3Ma En1， 2Wang Ruixue1， 2Wang Jingwei32 （1. Shanghai Collaborative Innovation Centre for WEEE Recycling， Shanghai， 201209， China； 2. WEEE Research Centre of Shanghai Polytechnic University， Shanghai， 201209， China； 3. Shanghai Senlan Environment Resources Co.， Ltd， Shanghai 201203， China） AbstractThe extraction of Au （III）from aqueous solution with imidazolium-type ionic liquid，1-hexadecyl-3-methyl- imidazolium bistrifluoromethanesulfonimide（ ［C16mim］ ［NTf2］ ） -n-pentanol was investigated. The effects of pH，extractant concentration（g/L） ， volume ratio between ionic liquid phase and aqueous solution（mass-volume ratio of［C16mim］ ［NTf2］to n-pentanol on the extraction of Au （III）were analyzed. The results indicated that the extraction rate of Au （III）increases with the increase of the volume ratio between ionic liquid phase and aqueous solution and pH of aqueous solution，the extraction rate of Au （III）increases with the increase of extractant concentration when pH＜1.6.［C16mim］ ［NTf2］has obvious selective ex- traction effect on Au （III） . The extraction rate of Au（III）can reach more than 90 under the condition of the concentration of Au （III）in aqueous solution is 0.05 g/L， volume ratio between ionic liquid phase and aqueous solution of 1 ∶ 3， leaching gold solution of pH1.6～2.0， ［C16mim］ ［NTf2］concentration of 5 g/L，extraction time of 2 min at room temperature，and the se- lectivity coefficient β of Au for Al， Cu， Fe， Zn is 466， 780， 1 118 and 1 404 respectively. KeywordsIonic liquids， ［C16mim］ ［NTf2］ ， Extraction， Au （Ⅲ） 收稿日期2019-01-11 基金项目国家自然基金项目 （编号 51474146） ， 上海市联盟计划项目 （编号 LM201742） ,上海第二工业大学校重点学科项目 （编号 XXKZD1602） ， 上海第二工业大学研究生项目基金资助 （编号 A01GY17F022） 。 作者简介陈玥 （1992） ， 女， 硕士。通讯作者张承龙 （1979） ， 男， 教授， 博士。 总体来看， 贵金属 （金、 银和钌、 铑、 钯、 锇、 铱、 铂 等铂族金属） 的矿石开采成本明显高于回收成本， 以 1 盎司金为例， 其平均开采成本约为回收成本的 2.5～3.0倍。随着科技的发展、 技术的进步， 从废手 机、 废电脑等电子产品中回收贵金属的量呈明显上 升的趋势， 在贵金属产量中占比也越来越大 ［1-2］。 液相中贵金属的分离有沉淀法、 置换法、 萃取法、 离子交换法和液膜法等。传统的溶剂萃取法萃取贵 总第 513 期 2019 年第 3 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 513 March 2019 116 ChaoXing 金属多用有机萃取剂， 有机萃取剂存在挥发性强、 毒 性大、 环境危害严重等缺点， 而以离子液体代替有机 溶剂作为萃取剂， 则可以从源头解决这些问题。 离子液体又称室温离子液体或室温熔盐， 是指 在室温 （或稍高于室温） 下呈液态的离子体系， 或者 说， 离子液体是仅由离子组成的液体 ［3］。因具有室温 下蒸汽压低、 不易挥发、 液态温度范围宽 （-100 ℃～ 300 ℃， 甚至更高） 、 稳定性好、 不易燃、 溶解能力强和 导电性好等优点， 在电化学和萃取稀贵金属方面具 有广阔的前景 ［4］。国外开展此方面的研究较早， 伊朗 德黑兰大学的M.Shokouh等采用改进的冷诱导聚集 微萃取技术， 利用NaPF6- ［Hmim］ ［BF4］ 混合体系对 海水以及金矿进行了萃取研究 ［5］； A. Jacquelin等利用 ［Bmim］ HSO4和硫酸盐氧化剂、 硫脲萃取从金银矿中 提取金、 银 ［6］。近年， 国内也有此方面的研究报道， 北 京工业大学的陈莎等 ［7］采用3种不同阳离子的咪唑 离子液体以及加入四氯化碳和双硫腙的离子液体对 Cu2进行了萃取研究； 山东大学杨延钊课题组用离子 液体制成的微乳液较好地实现了稀贵金属金、 铂、 钯 的萃取 ［2， 4］； 兰波［8］将季铵盐离子液体 ［A336］ 与传统 萃取剂P507、 P204相结合， 开展了稀土元素Re和金 属Al的萃取研究， 认为加入离子液体的自组装萃取 体系在萃取贵金属元素方面有着广泛的前景。 国内外关于用离子液体代替常规有机溶剂的稀 释剂来萃取贵金属， 或者对离子液体进行负载用于 贵金属固相萃取的研究越来越多。有关研究显示， 拥有较长阳离子烷基侧链的离子液体对Au （Ⅲ） 有较 好的萃取效果 ［9］， 因此， 试验对长碳链咪唑型离子液 体 ［C16mim］ ［NTf2］萃取H2SO4-NaClO3溶液体系中Au （Ⅲ） 的效果进行了研究。 1试验仪器、 试剂及方法 1. 1试验仪器及试剂 试验仪器主要有电感耦合等离子体发射光谱仪 （ICP-OES） ， 奥豪斯ST3100型pH计， 恒温震荡箱等。 离子液体选用长碳链咪唑型离子液体1-十 六烷基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺 （ ［C16mim］ ［NTf2］ ） ， 购买于上海成捷离子液体有限公司， 分析纯 试剂， 纯度为 99。正戊醇、 H2SO4、 NaClO3、 FeCl3、 CuCl2、 AlCl3、 ZnCl2、 NaOH均为分析纯试剂。 浸金液为Au与硫酸和氯酸钠反应制得， Au （Ⅲ） 浓度为0.05 g/L。 1. 2试验方法 通过恒温 （室温） 震荡 （90 r/min） 萃取法研究在不 同酸度、 不同萃取剂浓度 （萃取相为 ［C16mim］ ［NTf2］ - 正戊醇混合体系， 即 ［C16mim］ ［NTf2］ 与正戊醇的质量 体积比， g/L） 、 不同相比 （离子液体相与浸金液相体积 比， 即VIL/Vaq， 下同） 下 ［C16mim］ ［NTf2］ 对浸金液中Au （Ⅲ） 的萃取效果。 2试验结果与讨论 2. 1不同pH下相比对Au （Ⅲ） 萃取率的影响 相比对Au （Ⅲ） 萃取率影响试验分别在浸金液 pH1.21、 1.60、 2.00情况下进行， 萃取剂浓度为5 g/L、 萃取时间为2 min条件下进行， 试验结果见表1。 从表1可以看出， 在相同pH情况下， 随着相比增 大，［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 的萃取率呈上升趋势， 且pH值越低， 上升趋势越明显； 同一相比下， pH值越 高， 对Au （Ⅲ） 的萃取率也越高。综合考虑， 确定后续 试验的相比为1 ∶ 3。 2. 2不同pH下萃取剂浓度对Au （ Ⅲ ） 萃取率的影响 不同pH下萃取剂浓度对Au （Ⅲ） 萃取率影响试 验在相比为1 ∶ 3、 萃取时间为2 min条件下进行， 试验 结果见图1。 从图1可以看出， pH＜1.6， 萃取剂浓度越高， Au （Ⅲ） 的萃取率越高； pH1.6时， 在试验萃取剂浓度范 围内， Au （Ⅲ） 的萃取率均达95以上； 在萃取剂浓度 一定的情况下， pH值越高， Au （Ⅲ） 的萃取率越高。 因此， 适宜的萃取剂浓度为5 g/L， 浸金液的pH1.6。 2. 3离子液体对溶液中Au （Ⅲ） 的选择性萃取性能 上述试验表明，［C16mim］ ［NTf2］ 可以高效萃取Au （Ⅲ） ， 而生产实践中往往没有单纯的浸金液， 通常含 2019年第3期陈等 离子液体 ［C16mim］ ［NTf2］ 萃取H2SO4-NaClO3溶液体系中的Au （Ⅲ） 117 ChaoXing 有多种常见金属离子，［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 是否 具有选择性萃取性能同样很关键。为了解 ［C16mim］ ［NTf2］ 对含多种常见金属离子的浸金液中Au （Ⅲ） 的 选择性萃取性能， 参考废手机线路板浸出液的金属 离子含量情况， 采用向0.05 g/L的Au （Ⅲ） 溶液中添加 氯盐 （FeCl3、 ZnCl2、 AlCl3、 CuCl2） 的方式制备含多种金 属离子的浸金液， 并进行Au （Ⅲ） 萃取试验， 含多种金 属离子的浸金液中Fe （Ⅲ） 、 Zn （Ⅱ） 、 Al （Ⅲ） 、 Cu （Ⅱ） 的浓度分别为0.12 g/L、 0.6 g/L、 0.04 g/L、 2.1 g/L， 萃取 率试验的相比为1 ∶ 3， 萃取剂浓度为5 g/L， 浸金液的 pH1.45， 试验结果见图2。 从图2可以看出， 在试验萃取时间内， ［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 的萃取率高达95以上， 萃取2 min 即可达到这样高的萃取率； ［C16mim］ ［NTf2］对 Fe （Ⅲ） 、 Zn （Ⅱ） 、 Al （Ⅲ） 、 Cu （Ⅱ）的萃取率较低， 随萃取 时间延长有所提高， 10 min 内的萃取率均在 5左 右， 即使萃取时间超过 15 min， 萃取率也不超过 20。进一步的研究表明， 萃取时间为 10 min 时， Au 对于 Al、 Cu、 Fe、 Zn 的选择系数β分别为 466、 780、 1 118和1 404， 表明 ［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 有 明显的选择性萃取效果。 在浸金液Au3浓度为0.05 g/L， 相比为1 ∶ 3， 浸金 液pH1.6～2.0，［C16mim］ ［NTf2］ 浓度为5 g/L， 常温萃 取2 min情况下， Au （Ⅲ） 萃取率可达90以上。 3结论 （1） 在相同pH情况下， 随着相比增大， 离子液体 ［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 的萃取率呈上升趋势， 且 pH值越低， 上升趋势越明显； 同一相比下， pH值越 高， Au （Ⅲ） 的萃取率也越高。 （2） pH＜1.6， 萃取剂浓度越高， Au （Ⅲ） 的萃取率 越高； pH1.6时， 在试验萃取剂浓度范围内， Au （Ⅲ） 的萃取率均达95以上； 在萃取剂浓度一定的情况 下， pH值越高， Au （Ⅲ） 的萃取率越高。 （3） ［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 的萃取率非常高， 萃取2 min即达95以上；［C16mim］ ［NTf2］ 对Fe （Ⅲ） 、 Zn （Ⅱ） 、 Al （Ⅲ） 、 Cu （Ⅱ）的萃取率很低， 但随萃取时 间延长而提高， 10 min内的萃取率均在5左右， 萃取 时间超过15 min， 萃取率也不超过20； 萃取10 min 时， Au对于Al、 Cu、 Fe、 Zn的选择系数β分别为466、 780、 1 118和1 404， 表明 ［C16mim］ ［NTf2］ 对Au （Ⅲ） 有 明显的选择性萃取效果。 （4） 在浸金液Au3浓度为0.05 g/L， 相比为1 ∶ 3， 浸 金液pH1.6～2.0，［C16mim］ ［NTf2］ 浓度为5 g/L， 常温 萃取2 min情况下， Au （Ⅲ） 萃取率可达90以上。 参 考 文 献 路文娟.微乳液及离子液体萃取金和汞的研究 ［D］ . 济南 山东 大学， 2013. 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