酸性磷類萃取劑對(duì)鐠元素的萃取研究

雷羅娜

(湖南理工學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 岳陽(yáng) 414006)

酸性磷類萃取劑對(duì)鐠元素的萃取研究

雷羅娜

(湖南理工學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 岳陽(yáng) 414006)

用P204、P507萃取輕稀土中鐠元素的分離萃取性能進(jìn)行研究，在不同的萃取相比、不同的原液pH值、不同萃取劑濃度、不同的萃取震蕩時(shí)間、不同助萃劑體積分?jǐn)?shù)等條件下設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)后對(duì)萃取條件進(jìn)行優(yōu)化，使得P204、P507對(duì)輕稀土中鐠元素的分離萃取中發(fā)揮更好性能。

P507；P204；鐠；萃取

我國(guó)是世界上稀土資源最多的國(guó)家，其儲(chǔ)存量占世界的80%，雖然稀土元素的發(fā)現(xiàn)與開采較早，然而他們的充分和合理應(yīng)用只是在近幾十年才得到關(guān)注，分離稀土金屬的技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視[1]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

氧化鐠， 2,4-二硝基酚， 氨水， 鹽酸， 氯乙酸， 氫氧化鈉， 偶氮胂Ⅲ， 三氯甲烷，, P204， P507均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

可見分光光度計(jì)，pH計(jì)，恒溫振蕩器，電子分析天平，真空干燥箱。

1.3 鐠濃度的測(cè)定

采用偶氮胂III光度法。移取一定量試液于25mLl容量瓶中，加入1滴2，4-二硝基酚指示劑，然后用(1:1)氨水調(diào)至黃色，再用3mol/L鹽酸滴至黃色褪去，過(guò)量1滴，用吸量管加入2mL pH值=2.8氯乙酸-氫氧化鈉緩沖液，2mL 0.1%偶氮胂III溶液作為顯色劑，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻定容，放置5min后，于723型分光光度計(jì)660nm波長(zhǎng)下，1cm比色皿，以試劑空白為參比，測(cè)定吸光度，計(jì)算萃取率。

2 結(jié)果分析

2.1 鐠標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

按照鐠濃度的測(cè)定方法，配制含0，10，20，30，40，50μg鐠的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在723型可見分光光度計(jì)上以試劑空白為參比測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線圖(圖1)。

圖1 鐠的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 P204、P507萃取金屬鐠的條件分析

2.2.1 萃取時(shí)間對(duì)鐠萃取率的影響

分別配制鐠標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度各為100μg/mL，pH值為3的萃原液。移取5mL萃原液與等體積萃取劑于125mL錐形瓶中，再振蕩萃取不同時(shí)間，然后置于分液漏斗中靜置分層，取下層液體，顯色反應(yīng)后測(cè)定吸光度，結(jié)果如圖2所示。

圖2 萃取時(shí)間對(duì)萃取率的影響

由圖2可以看出，P204、P507萃取鐠需要的振蕩時(shí)間短，不同的振蕩時(shí)間對(duì)萃取率的影響較大。振蕩0-3min時(shí)，萃取率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；在振蕩時(shí)間超過(guò)3min，萃取率逐漸呈下降趨勢(shì)。為了取得最佳萃取效果，選擇的振蕩時(shí)間為3min，此時(shí)的鐠萃取率可達(dá)到99%以上。

2.2.2 萃原液pH對(duì)鐠萃取率的影響

分別配制鐠標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度各為100μg/mL不同pH值的為萃原液。移取5mL萃原液與等體積萃取劑于125mL錐形瓶中，振蕩萃取3min，靜置分層，取下層液顯色反應(yīng)后測(cè)定吸光度。考察不同pH值對(duì)鐠萃取率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 pH值對(duì)萃取率的影響

結(jié)果表明，當(dāng)pH值為3時(shí)的鐠標(biāo)準(zhǔn)溶液萃取率到達(dá)99%以上，表明了P204、P507在含有酸的溶液中萃取鐠的能力很強(qiáng)。但在強(qiáng)酸條件下萃取液的萃取率比較低，不適宜鐠的萃取。pH值為1-3時(shí)，萃取率一直呈升高的趨勢(shì)，而萃原液接近于中性時(shí)萃取率有降低的趨勢(shì)。

2.2.3 萃取劑濃度(體積分?jǐn)?shù))對(duì)鐠萃取率的影響

逐次移取5mL不同體積分?jǐn)?shù)的萃取劑-TBP-煤油萃取劑和鐠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100μg/mL的1mol/L HNO3溶液5mL于125mL分液漏斗中，振蕩5min。靜置分層后移取萃余水相，測(cè)定鐠濃度，計(jì)算萃取率。結(jié)果如圖4所示。

圖4 萃取劑體積分?jǐn)?shù)對(duì)萃取率的影響

從圖4可見，不同濃度的P204、P507萃取劑對(duì)1mol/L硝酸介質(zhì)中的鐠的萃取率達(dá)95%以上。萃取劑體積分?jǐn)?shù)較低時(shí)，鐠萃取率隨萃取劑體積分?jǐn)?shù)的增高而緩慢增高；但萃取劑體積分?jǐn)?shù)高于5%時(shí)鐠萃取率隨著濃度增高反而降低。因此P204、P507萃取劑最佳體積分?jǐn)?shù)應(yīng)選擇5%左右。

2.2.4 不同萃取相比對(duì)鐠萃取率的影響

維持萃取時(shí)間為3min，有機(jī)相萃取劑體積分?jǐn)?shù)為5%，pH值為3時(shí)，改變相比，相比對(duì)萃取率的影響。如圖5所示。

圖5 萃取相比對(duì)萃取率的影響

由圖5結(jié)果可見不同相比對(duì)萃取率的影響較大。隨著V有：V水減小P204、P507萃取劑的萃取率逐漸降低，在相比V有：V水=1：1時(shí)萃取率是最高的，所以萃取相比選用V有：V水=1：1。

2.2.5 有機(jī)相TBP體積分?jǐn)?shù)對(duì)鐠萃取率的影響

維持萃取時(shí)間為3min，有機(jī)相含量、pH值、相比不變時(shí)，改變TBP的含量，考察TBP體積分?jǐn)?shù)變化對(duì)萃取率的影響。如圖6所示。

圖6結(jié)果表明，不同組成的TBP有機(jī)相對(duì)鐠萃取率有一定的影響，鐠的萃取率隨TBP加入量的增加而減少?？梢娸腿◇w系中加入TBP未發(fā)生協(xié)同萃取效應(yīng)，不是正協(xié)同萃取體系。TBP的加入是為了增加P204、P507在煤油中的溶解度。由圖6結(jié)果可知，TBP體積分?jǐn)?shù)為2.7%可達(dá)到最佳效果。

圖6 TPB體積分?jǐn)?shù)對(duì)萃取率的影響

3 結(jié)論

(1)用P204、P507作為萃取劑萃取鐠元素的最佳條件是，萃取相比為1:1、萃原液pH值為3、萃取劑濃度(體積分?jǐn)?shù))為5%、振蕩時(shí)間為3min、有機(jī)相TBP體積分?jǐn)?shù)為2.7%時(shí)將會(huì)得到最高的萃取率。

(2)利用P204、P507在高酸度下形成中性絡(luò)合物萃取金屬離子的特性，可從含硝酸的酸性溶液中萃取鐠?？纱姘奉愝腿?，解決了鐠萃取率低的問(wèn)題。

(3)P204、P507對(duì)金屬鐠具有較強(qiáng)的萃取能力，最高的萃取率達(dá)到99%以上。用P204、P507作萃取劑，易于操作，及易分層，萃取所需要的時(shí)間也比較短。

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[2] 常宏濤，吳文遠(yuǎn)，涂贛峰，等.P204-HCl-H3cit體系萃取分離輕稀土的研究[J].稀土,2008,29(3):18-21.

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(本文文獻(xiàn)格式：雷羅娜.酸性磷類萃取劑對(duì)鐠元素的萃取研究[J].山東化工，2017，46(08)：8-9，12.)

Extraction of Pr3+with the Acidic Phosphorus-containing Extractant

LeiLuona

(College of chemistry and chemical engineering Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang 414006,China)

In this paper, the extraction properties of the praseodymium in light rare earth extracted with P204and P507were studied and narrated. Experiments are carried out under the conditions of different extraction factors, ph value, extractant concentration, duration of oscillation and extractant volume fraction. With repeated trials, reasonable improvements are made to the extraction conditions, which have enabled the extraction properties of the praseodymium in light rare earth extracted with P204and P507to perform better.

P507; P204; praseodymium; extraction

2017-03-01

國(guó)家自然科學(xué)基金基金資助(21471053)

雷羅娜(1992—)，女，湖南岳陽(yáng)人，碩士研究生。

TF845

A

1008-021X(2017)08-0008-02