新型三烷基胺萃淋树脂合成及提取分离铼钼研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年2 期 3 5 新型三烷基胺萃淋树脂合 提取分离铼钼研究 成及 蒋克旭1 ’3 ，翟玉春1 ，熊英2 ，王晓凤2 1 ．东北大学材料与冶金学院，沈阳1 1 0 0 0 4 ；2 ．辽宁大学化学学院，沈阳1 1 0 0 3 6 ； 3 ．杨家杖子经济开发区环境保护局，葫芦岛1 2 5 0 2 2 摘要阐述了一种新型三烷基胺 N 2 3 5 ，R s N ，R C s C t 。 萃淋树脂合成方法，研究了N 2 3 5 萃淋树脂对 铼 V I I 与钼 V I 的提取作用，并通过等摩尔量系列法和斜率法对N 2 3 5 萃淋树脂提取铼的机理进行了 探讨。结果表明在不同的酸度下可以通过该萃淋树脂实现钼 V I 和铼 V I I 分离。 关键词萃取；三烷基胺；萃淋树脂；分离；铼；钼 中图分类号T F 8 4 1 ．8 ；T F 8 4 1 ．2文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 0 0 2 - - 0 0 3 5 - - 0 3 S t u d yo nt h eE x t r a c t i o na n dS e p a r a t i o no fR h e n i u ma n d M o l y b d e n u mb yL e v e x t r e lR e s i n sC o n t a i n i n gT r i a l k y iA m i n e J I A N GK e - x u l ”，Z H A IY u c h u n l ，X 1 0 N GY i n 9 2 ，W A N GX i a o - f e n 9 2 1 ．S c h o o lo fM a t e r i a l sa n dM e t a l l u r g y ，N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g11 0 0 0 4 ，C h i n a , 2 ．C o l l e g eo fC h e m i s t r y ，L i a o n i n gU n i v e r s i t y ，S h e n y a n g1 1 0 0 3 6 ，C h i n a ； 3 ．Y a n g j i a z h a n g 五E c o n o m i cD e v e l o p m e n tZ o n eE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o nB u r e a u ，H u l u d a o1 2 5 0 2 2 。C h i n a X A b s t r a c t An o v e lt r i a l k y la m i n el e v e x t r e lr e s i nw a ss y n t h e s i z e d ，a n di t s “ e x t r a c t i o nb e h a v i o ro fr h e n i u ma n d m o l y b d e n u mh a sb e e ns t u d i e d ．T h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so fe x t r a c t i o nt i m e ，s p e c i e sc o n c e n t r a t i o n ，m e d i u m p Ho nt h ee x t r a c t i o no fr h e n i u ma rei n v e s t i g a t e d ．T h em e c h a n i s mo fe x t r a c t i o no fR ew i t ht h er e s i nh a s b e e nd i s c u s s e dt h r o u g ht h ee q u i m o l a rs e r i e sa n dc o n v e n t i o n a ls l o p ea n a l y s i sm e t h o d ．A l s o ，a tt h ea p p r o - p r i a t ea c i dc o n c e n t r a t i o n ，r h e n i u mc o u l db es e p a r a t e df r o mm o l y b d e n u mi naa n a l o gl i q u i ds o l u t i o nc o n t a i n i n gM o V I a n dR e V I I b yu s i n gt h i sr e s i n ． K e y w o r d s E x t r a c t i o n ；T r i a l k y la m i n esL e v e x t r e lr e s i n s ；S e p a r a t i o n ；R h e n i u m ；M o l y b d e n u m 铼是一种具有许多特殊性质的金属，广泛用于 石油化工、航天、电子、医药、冶金工业等。我国稀散 金属资源丰富，但铼的储量却很少，且主要存在于辉 钼矿和铜矿中，在焙烧时往往富集到烟尘中。烟尘 中铼的回收具有经济和环境保护双重意义[ 1 ．3 ] 。 溶剂提取是一种简单有效的分离方法，在金属 离子分离中得到了广泛的应用[ 4 1 ] 。但是，存在着 溶剂流失大，易形成第三相的缺点。萃淋树脂的应 用克服了这些缺点。萃淋树脂通过吸附作用把提取 剂分子吸附到聚合物载体上，得到萃淋树脂，或者用 苯乙烯和二乙烯基苯通过聚合作用制备各种萃淋树 脂。几年来，萃淋树脂一直在回收、分离稀有金属中 得到应用[ 7 q ] ，但是，在分离和回收稀散金属中萃淋 树脂应用的种类很少。本文研究的目的是合成具有 钼铼高效选择性的萃淋树脂，并通过对铼和钼吸附 作用的不同达到将两者分离的目的。 基金项目国家自然科学基金资助项目 2 0 7 0 1 0 1 7 作者简介蒋克旭 1 9 6 4 一 ，男，教授级高级工程师，在读博士研究生 万方数据 3 6 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年2 期 1 实验过程及方法 1 ．1 试剂 三烷基胺 N 2 3 5 ，R 。N ，R C 。一C 。。 使用前未 纯化。铼储备溶液用盐酸溶解高铼酸铵 9 9 ．9 ％ 制 备得到；钼储备溶液用盐酸溶解钼酸铵制备得到。 其它试剂都是分析纯。 1 ．2 三烷基胺萃淋树脂的合成 将带孔硅酸钠与1 0 ％H S O 。混合至中性，制备 得到多空S i o z ，然后用蒸馏水洗掉多孔S i O 表面 的N a 。S O 。，干燥，粉碎得到S i 0 。粉末。将等质量的 S i O 。粉末与萃取剂N 2 3 5 混合，在室温下搅拌1 2h ， 然后将其与环氧树脂一起缩合，最后过滤、干燥得到 含三烷基胺萃淋树脂 以下简写为L N 2 3 5 。 1 ．3 树脂提取和洗脱实验 提取和反洗实验采用静态法进行，提取过程调 节恒温槽保持反应温度为3 0 3K ，反应时间3 0r a i n ， 按固液比1 1 0 ，将树脂L N 2 3 5 放入铼或钼离子 浓度为5 1 0 ～m o l ／L 、氯离子浓度为0 ．1m o l ／L 、 p H 一2 的2 0m L 溶液中进行搅拌，反应到达平衡后 取样分析溶液中钼或铼的浓度。 洗脱过程将负载树脂 含铼0 ．5m o l ／L 放入 一定体积的洗脱溶液中进行搅拌，洗脱后液取样分 析溶液中铼浓度。 1 ．4 样品溶液中金属离子浓度的测定 采用7 2 3 0 型光栅分光光度计和P E 一7 0 0 原子 吸收光谱仪测样品中金属离子的浓度。 2实验结果与讨论 2 ．1 提取时间对铼的影响 从图1 可看出，L N 2 3 5 树脂提取铼 V I I 的 反应速度非常快，震荡时间达5r a i n 后趋于平衡，接 触时间在3 0r a i n 之内即可达到平衡。因此，在以下 的提取实验中，震荡时间为3 0r a i n 。 2 ．2L o N 2 3 5 树脂提取铼【V I I 机理 为了阐明L - N 2 3 5 的提取机理，采用斜率分析 法。实验结果如图2 所示。在萃取剂浓度恒定条件 下，根据图2 结果，L N 2 3 5 的提取铼 V I I 的机理可 图1 接触时间对L - N 2 3 5 提取铼 V I I 的影响 F i g ．1 T h ee f f e c to ft i m eo nt h ee x t r a c t i o no f R e V I I w i t ht h eL - N 2 3 5 奄 图2i o g D - - l o g C 曲线 F i g ．2 T h ec u r v eo fl o g D I o g C 表达为 R sN C I R e O g 瓦N 丽 - c l 一 另一个判别标准为等摩尔系列法。结果表明， 曲线相对应的最高点和N 2 3 5 提取铼的摩尔量与提 取出的铼 V I I 之比约为1 1 。因此，N 2 3 5 与铼 V I I 是以1 1 组合，与斜率分析法结果相符合。 2 ．3 从含荷载的L - N 2 3 5 中洗脱铼 分别以N H 。H 2 0 ，N a C 0 3 和N a O H 作为洗 脱剂，从荷载的L N 2 3 5 中反洗出铼 V I I ，结果如 表1 所示。从表1 得出，当用2 ．0m o l ／L 的N H 。 H 。O 作洗脱剂时，洗脱最高分数达9 2 。5 ％，当用 4 ．0m o l ／LN a O H 时，洗脱率最高为2 7 ．0 ％，当用 4 ．0m o l ／LN a 。C O 。时洗脱率最高为5 ．3 ％。 表1 不同碱液对铼洗脱性能的影响 T a b l e1S t r i p p i n gp e r c e n t a g eo fR e V I I w i t ht h ed i f f e r e n ta l k a l i n es o l u t i o n／％ 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年2 期 3 7 2 ．4 树脂L N 2 3 5 从模拟料液中分离钼和铼 模拟液中钼和铼浓度分别为3 1 ．2 5m r n o l ／L 和1 ．6 0 4m m o l ／L ，L N 2 3 5 对钼 V I 和铼 V I I 的 提取情况如图3 所示。 芝 碍 釜 饕 图3 酸度对L - N 2 3 5 提取铼 Ⅶ 与钼 Ⅵ 的影响 F i g ．3T h ee f f e c to fp Ho nt h ee x t r a c t i o no f R e V I I a n dM o V I w i t ht h eL - N 2 3 5 从图3 可看到钼 V I 和铼 V I I 的提取百分率 受p H 的影响。当p H ≈1 时，铼 V I I 的提取率为 9 5 ．6 ％，钼 V I 的提取率是9 8 ．9 ％，两者都达到了 最高提取率。然而，p H 从6 到1 0 的范围内，铼 V I I 的提取率达7 0 ％，而钼 V I 几乎不被提取，原 因是不同的p H 具有不同的钼 V I 存在形式。这个 结果说明，在合适的p H 条件下，用L N 2 3 5 可以将 铼 V I I 与钼 V I 分离。 3结论 制备了新型N 2 3 5 萃淋树脂，其提取络合物的 化学计量式为一R s N R e 0 4 。该N 2 3 5 萃淋树脂对钼 V I 和铼 V I I 表现出较好的提取选择性，以及洗 脱时低的酸碱度。同时，钼 V I 和铼 V I I 混合液 在p H 范围从6 到1 0 时可用该N 2 3 5 萃淋树脂进行 分离。 参考文献 [ 1 ] L a nX ，L i a n gS ，S o n gY ．R e c o v e r yo fr h e n i u mf r o mm o l y b d e n i t ec a l c i n eb yar e s i n - i n - p u l pp r o c e s s [ , J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ，2 0 0 6 ，8 2 1 3 3 1 3 6 ． [ 2 ] 张文钲．铼的生产与应用研究进展[ J ] ．中国钼业， 2 0 0 8 ，8 4 5 1 1 ． [ 3 ] 傅崇说．有色冶金原理[ M ] ．北京冶金工业出版社， 1 9 9 3 ． [ 4 ] 刘兴芝，包昌年．现代分离化学[ M ] ．沈阳辽宁大学 出版社，1 9 9 8 ． [ 5 ] 高自立，孙思修，沈静兰．溶剂萃取化学[ M ] ，北京科 学出版社，1 9 9 1 ． [ 6 ] B i n g h u aY ，N a g a o s aY ．S o l v e n te x t r a c t i o no fm e t a li o n s a n ds e p a r a t i o no fn i c k e l 1 I f r o mo t h e rm e t a li o n sb yo r - 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