不对称亚砜BSO萃取分离钯、铂的研究.pdf

3 4 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y l ．b g r i m r n ．e n 2 0 1 2 年7 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．1 s s n ．1 0 0 7 - 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．0 7 ．0 0 9 不对称亚砜B S O 萃取分离钯、铂的研究 陈柱慧1 ，古国榜2 ，左辉1 ，吴飞1 1 ．湖南城建职业技术学院，湖南湘潭4 1 1 1 0 1 ；2 ．华南理工大学化学学院，广州5 1 0 6 4 0 摘要研究了不对称亚砜 B S O 萃取钯、铂的行为及机理。结果表明酸度对钯、铂的萃取率和萃取机理 有很大影响。在低酸度时，B S O 萃取钯主要是中性配位萃取机理。对钯的萃取率接近1 0 0 ％，而对铂的 萃取率极低；在高酸度时，B S O 萃取钯、铂的机理都是离子缔合萃取，且对钯、铂的萃取率均已接近 1 0 0 ％。利用B S O 在低酸度下萃取钯、铂可以实现钯、铂的有效分离。氨承为钯的高效反萃剂，蒸馏水 为铂的高效、经济反萃剂。 关键词不对称亚砜 B S O ；萃取；钯；铂 中围分类号T F 8 0 4 ．2 ；T F 8 3 6文献标识码A文章编号1 0 0 7 - 7 5 4 5 2 0 1 2 0 7 0 0 3 4 0 3 S t u d yo nE x t r a c t i o na n dS e p a r a t i o no fP a l l a d i u ma n d P l a t i n u mw i t hU n s y m m e t r i c a lS u l f o x i d eB S O C H E NZ h u h u i l ，G UG u o b a n 9 2 ，Z U OH u i l ，W UF e i l 1 ．H u n s nU r b a nC o n s t r u c t i o nC o l l e g e ．X i a n g t a n4 1 1 1 0 1 ，H u n a n ．C h i n a t Z ．C o l l e g eo fC h e m i s t r yS c i e n c e ，S o u t hC h i n aU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y 。G u a n g z h o u5 1 0 6 4 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee x t r a c t i o nb e h a v i o ra n dm e c h a n i s mo fp a l l a d i u ma n dp l a t i n u mw i t hu n s y m m e t r i e a ls u l f o x i d e B S O w e r es t u d i e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a ta c i dc o n c e n t r a t i o nw o r k so nt h ee x t r a c t i o nm e c h a n i s ma n de x t r a c t i o nr a t eo fp a l l a d i u ma n dp l a t i n u m ．A tal o wa q u e o u sa c i d i t y ，B S Oa c t sa san e u t r a ll i g a n dc o o r d i n a t e d w i t hp a l l a d i u m ，a n dt h ee x t r a c t i o nr a t eo fp a l l a d i u ma c h i e v e s1 0 0 ％。A tah i g ha q u e o u sa c i d i t y ，t h ee x t r a c - t l n gm e c h a n i s mo fp a l l a d i u ma n dp l a t i n u ma r ea c i di o na s s o c i a t i o ne x t r a c t i o n ，a n dt h ee x t r a c t i o nr a t eo f p a l l a d i u ma n dp l a t i n u ma c h i e v e s1 0 0o A ．P a l l a d i u ma n dp l a t i n u mc a nb es e p a r a t e de f f e c t i v e l ya tat o wa q u e O U Sa c i d i t yw i t hB S O ．A m m o n i u ms o l u t i o ni sah i g he f f i c i e n ts t r i p p i n ga g e n tt op a l l a d i u ma n dw a t e ri sa h i g he f f i c i e n ts t r i p p i n ga g e n tt op l a t i n u m ． K e yw o r d s u n s y m m e t r i c a ls u l f o x i d e B S O ；e x t r a c t i o n ；p a l l a d i u m ；p l a t i n u m 近年来，经济的迅猛发展产生了大量含钯、铂金 属的废料，是一种宝贵的再生资源[ I ] 。溶剂萃取技 术已被广泛用于回收和分离提纯铂族金属[ 2 - s ] 。在 众多的萃取剂中，亚砜类被认为是钯、铂金属萃取分 离中很有前途的萃取剂，但大多数研究仅限于石油 亚砜、环状亚砜或双烷基取代亚砜[ 6 - r ] 。由于近年 来石油亚砜资源供应缺乏，环状亚砜、双烷基取代亚 收稿日期2 0 1 1 1 2 1 5 基金项目湖南省教育厅科学研究项目 1 1 C 0 2 3 5 作者简介陈柱慧 1 9 8 1 一 。女。湖北荆州人．讲师，硬士． 砜的萃取效果不够理想，因此寻求新型的性能优异 的萃取剂并研究其萃取新工艺一直是该技术关键所 在。本文采用性能优异的新塑萃取剂不对称亚 砜 B S O ，考察了萃取剂浓度和盐酸浓度对钯、铂萃 取率的影响，酸度对钯、铂的萃取机理的影响，以及 载钯、载铂有机相的反萃。 万方数据 2 0 1 2 年7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p H y s y | ．b g r i m m ．c n 1试验部分 1 ．1 化学试剂和仪器 萃取剂B S O 由华南理工大学化学科学学院纳 米与萃取化学研究中心研制合成口] ，稀释剂为工业 纯无臭煤油。W F X - I B 型原子吸收分光光度计。 I ．2 试液的配置 称取1 ．0 0 0g 高纯度金属钯、铂，分别溶于王水 中，加热蒸发近干后用浓盐酸赶硝酸3 次，再次蒸干 后用盐酸配成浓度为1 ．0 0 0g ／LP d ”、P t 什的 1m o l ／L 盐酸储备溶液[ 8 ] 。再按试验要求配成各种 酸度的溶液。 1 ．3 试验方法 向1 0m L 磨口试管中按相比O ／A 一1 ／1 加入 有机相和待萃液，振荡萃取5m i n ，静置分相，测定 水相中钯、铂的浓度。用差减法计算钯、铂的萃取率 和分配比[ 8 】。测定水相中铂的浓度时，加入适量的 硝酸亚铈增感剂，提高铂测定的灵敏度。 2 结果与讨论 2 ．1 萃取剂浓度对钯、铂萃取率的影响 固定P d Ⅱ 、P t I V 的起始浓度均为1 ．0 0 0 g ／L ，盐酸浓度为0 ．1m o l ／L ，萃取剂B S O 浓度对萃 取率的影响见图1 。 堡 鲁 嚣 B S O 浓度／ m o l L 。 图1B S O 浓度对萃取率的影响 F i g ．1 E f f e c to fe x t r a c t a n tB S Oc o n c e n t r a t i o n o ne x t r a c t i o nr a t e 由图1 可知，在低酸度时，当萃取剂浓度增大 时，钯、铂的萃取率均缓慢增大，但钯萃取率很高，而 铂萃取率很低。当B S O 浓度为0 ．3m o l ／L 时，钯萃 取率已达9 9 ．8 ％，而铂萃取率小于1 ％． 2 ．2 盐酸浓度对钯、铂萃取率的影响 固定P d Ⅱ 、P t 1 V 的起始浓度均为1 ．0 0 0 g ／L ，B S O 浓度为0 ．3m o l ／L ，盐酸浓度对萃取率的 影响见图2 。 l ∞ 舳 堡6 0 嚣4 0 2 0 0 0l234 盐酸浓度／ r n o l L 一1 ’ 图2 盐酸浓度对萃取率的影响 F i g ．2 E f f e c to fH C ic o n c e n t r a t i o n O I le x t r a c t i o nr a t e 由图2 可知，当盐酸浓度在0 ．1m o l ／L 时，钯 萃取率最大，已接近1 0 0 ％，当盐酸浓度逐渐上升至 4 ．0m o l ／L 时，钯萃取率先下降后上升，主要是由于 在低酸度和高酸度下B S O 萃取钯有两种不同的机 理。当盐酸浓度较低时，铂几乎不被萃取，随着盐酸 浓度的逐渐增大，铂萃取率迅猛增大，主要是由于 B S O 萃取铂的离子缔合萃取机理导致的。当盐酸 浓度≥4m o l ／L 时，铂萃取率已接近1 0 0 ％。 2 ．3 H 浓度对钯分配比D 的影响 固定P d I I 起始浓度为1 ．0 0 0g ／L ，B S O 浓度 为0 ．2m o l ／L ，用N a C l 固定c C 1 一 一4 ．0m o l ／L ， c H 从0 ．1m o l ／L 逐渐增大至4 ．0m o l ／L ，考查 l gD l g [ H ] 的关系，试验结果见图3 。 一l 卫一1 ．0 n 8 - 0 ．6 - 0 ．4 0 20 ．00 ．20 ．40 ．6 I g 【H ．J 圈3H 浓度对钯分配比的影响 F i g ．3 E f f e c to fH c o n c e n t r a t i o n o ni gDo f p a l l a d i u m 万方数据 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 2 年7 期 由图3 可知，当c H 十 O ．3m o l ／L ，l gD l g [ H ] 是一条斜率近似为0 的直线，说明此酸度对钯 的分配比无影响；当c H 0 ．3 ～1 ．0m o l ／L 时， l gD 一1 9 [ H ] 直线开始倾斜，说明c H 对钯的 分配比有一定的影响；当c H 1 ．0 ～4 ．0m o l ／L 时，l gD I g [ H ] 是一条直线，直线斜率近似为2 。 故可认为在低酸度 c H ≤0 ．3t o o l ／L 下，B S O 萃取钯主要是中性配位萃取机理；在高酸度 c H 1 ．o ～4 ．0m o l ／L 下，B S O 萃取钯主要是离子缔 合萃取机理。 2 ．4H 浓度对铂分配比D 的影响 固定P t 1 V 的起始浓度为1 ．0 0 0g ／L ，萃取剂 浓度为0 ．3m o l ／L 和0 ．5m o l ／L ，用N a C l 固定 c C r 4 ．0m o l ／L ，c H 从0 ．5m o l ／L 逐渐增大 至4 ．0m o l ／L ，试验结果见图4 。 - 0 ．4- 0 ．2o ．0o ．20 ．40 ．6 l g I H l 图4H 浓度对铂分配比的影响 F i g ．4 E f f e c to fH c o n c e n t r a t i o n o nl gDo fp l a t i n u m 由图4 可见，当c H 0 ．5 ～4 ．0m o l ／L 时， l gD l g [ H ] 是一条直线哺] ，直线斜率近似为3 。 说明B S O 主要以离子缔合萃取机理萃取铂。 2 ．5 载钯有机相的反萃 用浓度为0 ．3m o l ／L 的萃取剂，萃取酸度为 0 ．1m o i ／L 的1 ．0 0 0g ／L 钯待萃液，按相比O ／A 1 ／1 萃取后，负载有机相选用氯化铵 质量浓度 3 ％ 一氨水溶液反萃有机相，相比O ／A 1 ／1 。当 氨水浓度为0 ．5m o l ／L 时，采用相比O ／A 1 ／1 进 行一级反萃，钯的反萃率已达9 6 ．7 ％以上，继续增 大氨水浓度，钯的反萃取率增大很小。说明氨水可 以作为钯的高效反萃剂。 2 ．6 载铂有机相的反萃 用浓度为o ．5m o l ／L 的萃取剂萃取酸度为4 ．0 m o l ／L 的1 ．0 0 0g ／L 铂待萃液，按相比O ／A 一1 ／1 萃取后，载铂的有机相分别选用N a O H 、N a 。S O 。、 H N O 。、H C l 和蒸馏水作反萃剂，相比1 1 ，反萃结 果见表1 。 表1 不同反萃剂对P t Ⅳ 的一级反革率 T a b l e1O n es t a g es t r i p p i n gr a t eo f d i f f e r e n ts t r i p p i n gr e a g e n t s 由表l 可知，蒸馏水是反萃铂最经济的反萃剂。 3结论 1 在低酸度时，B S O 萃取钯的机理主要是中性 配位萃取。对钯的萃取率接近1 0 0 ％，而对铂的萃取 率极低；在高酸度时，B S O 萃取钯、铂的机理都是离 子缔合萃取，且对钯、铂的萃取率均已接近1 0 0 ％。 2 B S O 在低酸度下萃取钯、铂，能实现钯、铂间 的有效分离。 3 氨水为钯的高效反萃剂，蒸馏水为铂的高效、 经济的反萃剂。 参考文献 [ 1 ] 李耀威．溶剂萃取法分离铂、钯、铑及其在二次资源回 收中的应用研究[ D ] ．广州华南理工大学，2 0 0 5 ． [ 2 ] 陈剑波，古国榜．新型钯萃取剂的合成及萃取钯的研究 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 5 2 2 4 2 7 ． [ 3 ] 李华昌，周春山，符斌．铂族金属溶剂萃取分离耘进展 [ J ] ．稀有金属，2 0 0 1 ，2 5 4 2 9 7 3 0 1 ． [ 4 ] 李耀威，古国榜．N 一正丁基异辛酰胺合成及其萃取P t I V 的性能[ J 1 ．稀有金属材料与工程，2 0 0 5 ，3 4 I I I 1 8 3 0 一1 8 3 4 ． [ 5 ] 朱萍，古国榜，陈剑波．正丁基苯并噻唑硫醚萃取分离 钯、铂的研究[ J ] ．稀有金属，2 0 0 3 ．2 7 4 ；4 7 4 4 7 7 ． E 6 ] 潘路，古国榜．合成亚砜M S O 萃取分离钯、铂的性能 [ J ] ．湿法冶金，2 0 0 4 。2 3 3 1 4 4 1 4 7 ． [ 7 ] 吴松平，古国榜．环状亚砜衍生物O T M S O 萃铂的性能 和机理研究[ J ] ．稀有金属材料与工程，2 0 0 4 ，3 3 9 9 5 7 9 6 0 ． [ 8 ] 陈柱慧．不对称亚砜B S O 萃取铂的性能及机理研究 F J ] ．稀有金属材料与工程。2 0 0 9 ，3 8 6 1 0 6 3 1 0 6 5 ． 万方数据