丁基苯并噻唑亚砜萃取钯(Ⅱ)的性能研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年4 期 3 1 丁基苯并噻唑亚砜萃取钯 I I 的性能研究 潘路 淮南师范学院化生系，安徽淮南2 3 2 0 0 1 摘要用丁基苯并噻唑斑砜 用M 表示 作萃取荆，在盐酸介质中对钯萃取性能进行研究，结果表明以 无臭煤油作稀释荆、M 的浓度2 0 ％、盐酸浓度1 ．0 m o l ／L 、相比O ／A 0 ．6 、萃取时间1 0 m i n 耐，钯的萃取 率高于9 6 ．0 ％。浓度为6 0 ％的M 对钯的萃取容量大于1 l g ／L ，说明M 对钯萃取性能良好。在室温下， 用8 ．0 m o l ／LN H 3 - H 2 0 可有效地反萃取钯，反萃取率可达到9 4 ．6 ％。 关毽词合成亚砜；萃取；钯 中国分类号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 0 5 0 4 0 0 3 1 0 3 P e r f o r m a n c eo fE x t r a c t i n gP a l l a d i u m I I w i t h B u t y l - B e n z o t h i a z o l eS u l f o x i d e P A NL u D e p a r t m e n to f C h e m i s t r ya n dB i o l o g y ．H u a i n a n N o r m a l U n i v e r s i t y ，H u a i n a n ，A n h u i2 3 2 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t I nh y d r o c h l o r i ca c i dm e d i u m ，t h ee x p e r i m e n to fe x t r a c t i n gp a l l a d i u m I I w i t hb u t y l b e n z o t h i a z o l es u l f o x i d e s i m p l i f i e df 0 1 T Z la sM i ss t u d i e d ，t h er e s u l t ss h o wt h a tw h e nc o n c e n t r a t i o no fM i s2 0 ％，H C li s 1 ．0 m o l ／L ，r a t i oo fp h a a e s O ／A i s0 ．6 ，a n de x t r a c t i n gt i m ei s1 0m i n u t e s ，t h ee x t r a c t i o nr a t eo fp a l l a d i u mi s b e y o n d9 6 ．0 ％．T h ee x t r a c t i o nc a p a c i t yo f6 0 ％Ms u r p a s s e sl l g ／L 。I ts h o w st h a tt h ep e r f o r m a n c eo fM e x t r a c t i n gp a l l a d i u m I I i se x c e l l e n t ．P a l l a d i u m I I c a nb es t r i p p e de f f e c t i v e l yb y8 m o l ／LN H 3 - H 2 0i nr o o m t e m p e r a t u r e ，a n dt h ep e r c e n t a g es t r i p p i n go fp a l l a d i u m I I i sa sh i g ha S9 4 ．6 ％． K e y w o r d s S y n t h e t i cs u l f o x i d e ；E x t r a c t i o n ；P a l l a d i u m 亚砜是贵金属萃取分离十分有前途的萃取荆。 亚砜可分为合成亚砜和石油亚砜两大类。亚砜分子 结构式为R 2 S O ，常见的亚砜有二正辛基、二正庚 基、二正己基及二 2 ．乙基己基 亚砜及环状亚砜 如 P S O 等。人们对各类亚砜萃取钯的性能及机理的 研究已经比较多【l “J ，有些已经在工业中使用或是 处于半工业试验阶段。本文用自制的环状合成亚砜 丁基苯并噻唑亚砜作萃取剂，来研究其萃取钯的性 能。 1 试验 1 ．1 试剂和仪器 试剂自制丁基苯并噻唑亚砜 用M 表示，化学 作者简介潘路 1 9 7 0 一 ．男，硕士，讲师 式为C 9 H ”N O S 2 ，相对分子量为2 3 2 ，氯仿、四氯化 碳、正己烷、无臭煤油均为分析纯。M 的结构式 M7 L 八尸卜q 屿 、N 仪器电动振荡器、W F X ．I B 型原子吸收分光光 度计 1 ．2 试液的配制 1 ．0 0 0 9 ／L 含P d 1 I 待萃液准确称取0 ．2 5 0 9 纯钯粉，置于1 0 0 m L 的烧杯中，加约1 5 m L 王水，盖 上玻璃皿，低温小心加热至完全溶解。然后加 0 ．2 9 N a C l ，蒸至近干，再加2 m o l ／L 盐酸3 m L 蒸发至 干，重复3 次，加蒸馏水稀释到一定体积作为储备 万方数据 3 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年4 期 液，然后按试验要求，分别取需要量的储备液，在 2 5 0 m L 的容量瓶中用储备液、标准盐酸及蒸馏水配 成待萃液。 萃取有机相将合成亚砜M 加入一定体积的无 臭煤油的稀释剂中稀释，配制成所需浓度的萃取剂 的浓度。 1 ．3 试验方法 以一定相比，用移液管分别移取所需体积的含 M 的有机相及含P d I I 待萃液于l O m L 磨口试管 中，然后将试管置于电动振荡器中，振荡萃取至所需 时间后，静置分相。用移液管移取一定量的萃余液 置于1 0 m L 容量瓶中，用0 ．1 m o l ／L 盐酸稀释至刻 度，用W F X ．I B 型原子吸收分光光度计分析萃余液 中P d 1 I 的含量。有机相中P d Ⅱ 的含量可以通 过差减法求得。 2 结果与讨论 2 ．1 不同稀释剂对M 萃钯性能的影响 分别选用c c h 、C H C l ，、正己烷和无臭煤油作为 稀释剂，萃取时间为3 0 m i n ，相比O ／A 1 ，c p d 2 10 0 0 9 ／L ，考察它们在浓度为0 ．5 m o ／L 的盐酸中 对M 萃取P d 的影响，结果如图1 。 M 的质量分数脚 图1 稀释剂对M 萃取钯性能的影响 F i g ．1 E f f e c t so fd i l u t i n gr e a g e n t sO H p e r f o r m a n c eo fp a l l a d i u m e x t r a c t i n gw i t hM 由图1 可知，所选用的四种稀释剂对M 在盐酸 介质中萃取P d 1 I 的影响都比较小，随着M 浓度 的增大，钯的萃取率均不断升高，在试验范围内，钯 的萃取率均大于9 0 ％。但在试验中发现，用c c h 、 C H C l 3 和无臭煤油作稀释剂时，M 萃取P d 1 1 后， 分相很快，且界面十分清晰，无第三相出现；但用正 己烷作稀释剂时，分相稍慢，界面不清晰，不利于操 作。本文选用无臭煤油作稀释剂。 2 ．2 酸度对萃取的影响 室温下，萃取剂浓度2 0 ％，c P d 2 1 ．0 0 0 9 ／L ，相 比O ／A 1 ，振荡萃取时间均为1 0 m i n ，用5 ．O m o l ／L 的H c l 溶液来改变待萃液的酸度。结果见图2 。 l f 0 连 譬，s * 首“’ 00f J 0I 20 2 5 3 0 3a 盐酸分数／ m o lL _ - 图2 盐酸质置分数对钯萃取率的影响 F i g ．2 E f f e c to fH C lc o n c e n t r a t i o no n p a l l a d i u me x t r a c t i o nr a t e 由试验结果可见，M 对P d H 萃取时，随着盐 酸浓度的增大，P d I I 的萃取率先增大后又减小，然 后又增大，中间出现一个“凹谷”。这可能是由于在 低酸度和高酸度下。M 对P d I I 萃取机理不同造成 的。 2 ．3 萃取时间对萃取率的影响 室温下，固定萃取剂浓度2 0 ％，c p d 2 1 ．0 0 0 9 ／L ，盐酸0 ．5 m o l ／L ，相比O ／A 1 时，考察振 荡萃取时间对钯萃取率的影响，结果如图3 。 连 _ 6 i L 粤 粹 窨 己 摹取时问，m t n 图3 萃取时间对钯萃取率的影响 F i g ．3 E f f e c to ft i m eo np a l l a d i u m e x t r a c t i o nr a t e 由图3 可知，丁基苯并噻唑亚砜萃取P d I I 的 反应是一快速反应，且萃取率很高，在4 r a i n 时已达 到9 6 ．5 ％。萃取率随时间的增长而上升，但当时间 超过l O m i n 后，萃取率增很小，萃取达到平衡。本文 丁基苯并噻唑亚砜对P d Ⅱ 的萃取时间均为 l O m i n 。 2 ．4 相比对萃取的影响 室温下，固定萃取剂浓度2 0 ％，c P d 2 1 ．0 0 0 9 ／L ，盐酸0 ．5 m o l ／L ，振荡时间1 0 m i n 。改变有 机相／水相 O ／A 的比例。结果见图4 。 由图4 可知，钯的萃取率随相比 O ／A 的增加 而上升。当相比为0 ．6 时，钯的萃取率已达到 9 5 ．5 ％，再增大相比，钯的萃取率虽有所增加，但增 ㈣帅懈町％％舛鸲啦 连斟譬簪若盖 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年4 期 3 3 0 00204 06 ．8l I 】121416 l82 1 2 2 相比 图4 相比对钯萃取率的影响 F i g ．4 E f f e c to fp h a s er a t i oo nt h ep a l l a d i u m e x t r a c t i o nr a t e 大的幅度已经很小。因此，从浓缩钯的方面考虑，相 比选择为0 ．6 比较适宜。 2 ．5 水相中P d 1 I 质量分数影响 在室温下，固定M 2 0 ％，盐酸1 ．0 t o o l ／L ，相比 O ／A 1 ，萃取时间1 0 m i n 。考察水相中钯的质量分 数对对钯萃取性能的影响，结果如图5 所示。 连 替 萋9 5 芎 0 一 L 203 k 405060 7f 】809l0 料液中的P d ／ gL1 1 图5 料液中钯的质量分数对钯萃取率的影响 F i g ．5 E f f e c to fp a l l a d i u mc o n c e n t r a t i o n i nt h ef e e do nt h ep e r c e n t a g e e x t r a c t i o no fP d 从图5 可以看出，随着水相中钯的质量分数的 增大，钯的萃取率逐渐下降，且几乎是直线下降，这 是因为料液中钯的质量分数越小，萃取剂将钯萃人 有机相的机会将越大，表现为钯的萃取率就越高。 2 ．6M 萃P d Ⅱ 的饱和容量 室温下，待萃液c P d 2 1 ．0 0 0 9 ／L ，盐酸 1 ．0 t o o l 几，萃取时间1 0 m i n ，相比O ／A 1 。用2 m L 6 0 ％的M 对P d Ⅱ 待萃料液进行连续萃取，分析 每次萃取后的萃取率。结果见表1 。 当试验进行到第1 2 次时，由于有机相的严重损 失，试验无法进行下去。因此，可以认为在盐酸介质 中，6 0 ％M 萃取P d 1 I 的饱和容量将大于1 l g ／L 。 2 ．7 钯的反萃 上面的试验说明．在盐酸介质中，丁基苯并噻唑 亚砜对P d 1 I 的萃取性能很好。为了提取钯，必须 表1 连续萃取试验结果 T a b l e1T h er e s u l t so fc o n t i n u o u se x t r a c t i o n 将钯从有机相中反萃出来。本文使用氨水作为反萃 取剂，考察氨水对载钯有机相进行反萃的性能。 室温下，用4 0 ％的M 萃取1 ．0 0 0 9 ／L 的P d I I 后，载钯有机相用不同体积分数的氨水进行反萃。 相比A ／O 1 ，反萃取时间l O m i n ，结果如图6 所示。 0lab79I I1 5 氨水l m o lL “ 图6 氨水对钯反萃率的影响 F i g ．6 E f f e c to fN H 3 。H 2 0O Rs t r i p p i n g r a t eo fp a l l a d i u m 从图6 可知，随氨水的体积分数增大，钯的反萃 率先增大，后又降低。当氨水的体积分数为8 m o l ／L 时，反萃率达到最大值9 4 ．6 ％。因此，可以用氨水 对载钯有机相的进行有效反萃，氨水的最佳体积分 数为8 m o l ／L 。 2 ．8M 重复使用性能研究 室温下，用4 0 ％的M 萃取1 ．0 0 0 9 ／L 的P d I I 后，静置分层，有机相用8 m o l ／L 氨水进行反萃。反 萃后的有机相再去萃取待萃液，如此重复循环使用， 分析每次萃余液中的P d Ⅱ ，计算每次的萃取率。 每次反萃时间均为1 0 m i n ，相比A ／O 均为1 。结果 下转第4 4 页 ∞ 帖 帅 踮 ∞ j ￡ 苣丹譬*若己 Ⅲ 吼 Ⅲ w m Ⅲ Ⅲ Ⅲ 毒爵*暑Z 万方数据 4 4 有色金属 冶炼部分 2 0 0 5 年4 期 t 6 ] N a nJ t i n M i n ，T a n gZ h i - Y u a n ，L i u ] i a n - H u a ，e ta l X R D a n dR a m a nS p e e t r o m e t r i cC h a r a c r i z a f i o no nN i O H 2E l e c - t r o d eM a t e r i a l s [ J ] ．C h i n e s eJo fA p p l i e dC h e m i s t r y ， 2 0 0 1 ， 1 8 1 0 8 1 1 1 ． [ 7 ] Y i i n gJ i e r o n g ，W a nC h u n r o n g ，J i a n gC h a n g i n P r e p a r a 一 上接第3 3 页 表明，当M 的使用次数从1 次增加到9 次时，钯的 萃取率分别为 ％ 9 4 ．6 、9 4 ．6 、9 4 ．5 、9 4 ．3 、9 3 ．7 、 9 3 ．3 、9 3 ．0 、9 2 ．8 、9 2 ．5 。可以看出萃取剂M 重复 使用9 次后，钯萃取率依然很高。由于试验中会有 少量有机相损失，故导致钯萃取率有所下降。但结 果说明丁基苯并噻唑亚砜对P d Ⅱ 的萃取性能良 好。可以多次重复循环使用。 3 结语 在盐酸介质中，丁基苯并噻唑亚砜对P d Ⅱ 的 萃取性能相当好，以无臭煤油作稀释剂，低相比 0 ／ A 下。低浓度的丁基苯并噻唑亚砜对钯的萃取率仍 较高，如M 的质量分数为1 0 ％，O ／A 0 ．6 ，萃取时 间为1 0 r a i n 时，钯的萃取率为9 2 ．7 ％。浓度为6 0 ％ 的丁基苯并噻唑亚砜对钯的萃取容量大于l l g ／L ， 8 m o l ／L 的氨水可以有效地把钯从载钯有机相中反 萃取出来，反萃率达到9 4 ．6 ％。 上接第3 6 页 【7 ] M o z e rz ，G a s i o rW ，P s t m sJ ．S u r f a c et e n s i o nm P Ⅺt s t l f e m e n t so ft h eB i S na n dS n - B i ．A gl i q u i da U o y s [ J ] ，J o u r n a l o f E l e c t r o m cM a t e r i a l s ，2 0 0 1 ，3 0 9 1 1 0 4 1 1 1 1 ． [ 8 ] 孟桂萍S n - A g 和S n - Z n 及S n - B i 系无铅焊料[ J ] ．电子 工艺技术，2 0 0 2 ，2 3 2 7 5 7 6 ． [ 9 ] W a n gL ，Y uDQ ，Z h a oJ ，e ta 1 ．I m p r o v e m e n to fw e t t a - b i l i t l ya n dt e r m i l ep r o p e r t yi nS n ．A g - R El e a d - f r e es o l d e ra l - l o y [ J ] ．M a t e r i a l sL e t t e r s ，2 0 0 2 ，5 6 6 1 0 3 9 ～1 0 4 2 ． [ 1 0 ] T o s h i k a z uM u r a t a ，H i r o j iN o g u c h i ，S o d a oK i s h i d a ，e ta l t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no f h i g h - d e n s i t ys p h e r i c a l L i N i 0Bc 0 02 0 2c a t h o d em a t e r i a lf o rl i t h i u ms e c o n d a r yb a t t e r i e s [ J ] ．J ．p o w e rS o u r c e s ，2 0 0 1 9 9 7 8 - - 8 4 ． [ 8 ] 王东，李国欣，潘延林，等锂离子电池用正极材料 L i N i l - x G o x 0 2 的研究[ J ] 上海航天，2 0 0 1 4 4 2 4 7 参考文献 [ 1 ] 吴松平，古国榜，曹珍年、，等．环状亚砜衍生物小十二烷 基一四氢壤吩亚砜的合成及其萃金机理研究【J 】，稀翦金 属材料与工程，2 0 0 3 ，3 2 2 1 4 4 1 4 7 ． [ 2 ] 潘路，古国榜．合成亚砜M S O 苹取分离钯与铂的性能 [ J ] ．湿法冶金，2 0 0 4 ，2 3 3 1 4 4 1 4 6 ． [ 3 】吴松平，古国榜．廿十二烷基一四氢噻吩萃钯性能的研究 [ J ] ．有色金属，2 0 0 1 ，5 3 4 4 7 5 0 ． [ 4 ] 古国榜．用石油亚砜从金川D B C 萃金余液中莘钯和制 取纯钯的半工业试验[ A ] ．／／全国第二届镍钴学术会议 论文集【c ] ，1 9 9 2 1 3 7 1 4 2 ． [ 5 ] 贺宗奇，龙惕武，古国榜．石油亚砜从盐酸介质中萃取 钯的机理的探讨[ J ] ．化工冶金，1 9 8 6 ，7 “ 1 5 2 0 ． [ 6 ] 程飞，龙惕悟．石油亚砜的极性与萃取铂钯性能的若系 [ J ] ．贵金属，1 9 9 2 ，1 3 1 1 0 ． [ 7 ] 张可成，陈景．亚砜K S O 与P d 1 1 萃台物的组成厦结 构研究[ J ] ．贵金属，， 9 9 4 ，1 5 3 8 1 6 ． [ 8 ] 张可成，陈景．亚砜K S O 萃取P d t 1 机理[ J ] 贵金属， 1 9 9 5 ，1 6 4 6 1 3 ． L e a d - 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