• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      用N,N-二(2-乙基己基)硫代二甘酰胺酸萃取Er(Ⅲ)試驗(yàn)研究

      2021-10-14 10:47:28朱禮洋郭琦玲
      濕法冶金 2021年5期
      關(guān)鍵詞:皂化水相羧酸

      金 暢,徐 超,朱禮洋,郭琦玲

      (1.中國原子能科學(xué)研究院,北京 102413;2.哈爾濱工程大學(xué) 核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

      核電站產(chǎn)生的乏燃料中含有大量稀土元素,如何妥善處理乏燃料不僅關(guān)系環(huán)境安全和人類健康,也關(guān)系到核能的可持續(xù)發(fā)展[1]。溶劑萃取法是乏燃料后處理及從相關(guān)高放廢液中分離鑭系/錒系元素的主流技術(shù)[2]。針對(duì)鑭系/錒系元素離子分離的新型萃取劑的設(shè)計(jì)合成及相應(yīng)的分離流程的研發(fā)一直是鑭系/錒系元素分離的重要研究方向[2-4]。近年來,酰胺莢醚類萃取劑因其對(duì)三價(jià)錒系元素離子有較好的萃取能力而受到關(guān)注[5-8]。但該類萃取劑有一個(gè)非常明顯的缺點(diǎn),即用煤油作稀釋劑時(shí),其萃取容量較小,容易出現(xiàn)第三相[9-10]。而羧酸類萃取劑羧酸分子中含有活潑氫,可以與溶劑形成氫鍵導(dǎo)致溶劑化,從而有利于萃合物在有機(jī)相中的溶解,且可以通過控制水相酸度實(shí)現(xiàn)金屬離子的反萃取,但羧酸萃取劑去質(zhì)子后容易造成乳化[11-12]。N,N-二(2-乙基己基)硫代二甘酰胺酸(HDEHSDGA,簡稱AH)是一種具備羧酸類及酰胺莢醚類萃取劑的活性基團(tuán)的新型萃取劑,目前國內(nèi)外對(duì)該萃取劑的研究極少[13-14]。

      試驗(yàn)研究了以煤油為稀釋劑,以合成的HDEHSDGA為萃取劑,從溶液中萃取分離Er(NO3)3,并采用斜率法和光譜法分析了萃取機(jī)制及萃合物組成。

      1 試驗(yàn)部分

      1.1 主要試劑及儀器

      萃取劑:N,N-二(2-乙基己基)硫代二甘酰胺酸(HDEHSDGA,簡稱AH),實(shí)驗(yàn)室合成,純度>99%,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

      圖1 HDEHSDGA的結(jié)構(gòu)式

      六水合硝酸鉺,氫氧化鈉(1.02 mol/L),硝酸,硝酸鈉,均為分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

      稀釋劑:加氫煤油,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

      儀器與設(shè)備:ICP-OES、Sorvall LYNX型高速離心機(jī)、Orion Star A211型pH計(jì),均為美國賽默飛世爾科技(中國)有限公司產(chǎn)品,Carry 7000型紫外-可見光吸收光譜儀,安捷倫科技(中國)有限公司產(chǎn)品。

      1.2 試驗(yàn)方法

      萃取試驗(yàn)在15 mL塑料離心管中進(jìn)行。有機(jī)相均為0.4 mol/L的HDEHSDGA-煤油溶液;水相中,Er(Ⅲ)濃度為1 mmol/L,NaNO3濃度為1 mol/L(硝酸根濃度對(duì)萃取影響除外);相比Vo/Va=1/1;除溫度試驗(yàn)外,其他試驗(yàn)均在(25±0.1)℃恒溫下振蕩20 min以上。采用ICP-OES測定溶液中Er(Ⅲ)濃度,分配比(D)計(jì)算公式為:

      (1)

      式中:[Me](o)——有機(jī)相中金屬離子濃度,mol/L;[Me](a)——水相中金屬離子濃度,mol/L。

      萃取率(η)計(jì)算公式為

      (2)

      2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

      2.1 萃取時(shí)間對(duì)萃取的影響

      水相pH=2.95,兩相混合振蕩時(shí)間對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

      圖2 振蕩時(shí)間對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響

      由圖2看出:兩相接觸30 s,萃取反應(yīng)即達(dá)平衡。萃取過程中沒有出現(xiàn)第三相,分相也十分迅速。

      2.2 水相pH對(duì)萃取的影響

      用NaOH或硝酸調(diào)水相pH,考察水相pH對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

      圖3 水相pH對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響

      由圖3看出:水相pH<2.2時(shí),Er(Ⅲ)幾乎不被萃取;隨水相pH升高,Er(Ⅲ)萃取率提高;水相pH為3.5時(shí),Er(Ⅲ)萃取接近完全。HDEHSDGA是一種典型的羧酸類萃取劑,水相pH較低時(shí),HDEHSDGA分子解離H+受到抑制;隨水相pH升高,越來越多的HDEHSDGA解離出H+后與Er(Ⅲ)萃合進(jìn)入有機(jī)相中,Er(Ⅲ)萃取率提高。

      2.3 硝酸根濃度對(duì)萃取的影響

      乏燃料后處理及相關(guān)鑭系/錒系離子分離流程均在硝酸體系中進(jìn)行,萃取水相中存在大量硝酸根,因此須考察硝酸根濃度對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響。

      其他條件不變,水相pH=2.98,硝酸根濃度對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

      圖4 硝酸根濃度對(duì)HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的影響

      由圖4看出:隨硝酸根濃度升高,Er(Ⅲ)萃取率變化不大。推測HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)時(shí),硝酸根不參與萃合反應(yīng),這進(jìn)一步表明,HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)為陽離子交換萃取。

      2.4 溫度對(duì)萃取的影響

      其他條件不變,水相pH=2.80,用恒溫水浴控制溫度,lgD隨溫度的變化曲線如圖5所示。

      圖5 lg D隨溫度的變化曲線

      根據(jù)Van’t Hoff公式

      (3)

      (4)

      由圖5可知,用HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ),lgD與1 000/T之間的關(guān)系呈線性降低,直線斜率為-0.661,計(jì)算得到萃取反應(yīng)的焓變(ΔH)為12.66 kJ/moL。ΔH>0,表明HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)為吸熱反應(yīng),升溫對(duì)萃取有力。

      3 萃取機(jī)制與萃合物組成分析

      3.1 斜率法分析

      斜率法是研究萃取機(jī)制及萃合物組成的常用方法[15-17]。HDEHSDGA等長鏈單羧酸類萃取劑,在煤油等非極性溶劑中大多以二聚體形式存在[18-20],HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)為離子交換機(jī)制,因此可以推斷,HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的表觀萃取平衡反應(yīng)式為

      (5)

      萃取反應(yīng)平衡常數(shù)(Kex)為

      (6)

      由于

      公式(6)可以轉(zhuǎn)化為

      lgD= lgKex+3pH+nlg[A2H2(o)]。

      (7)

      由式(7)推斷,在萃取劑濃度(lg[A2H2])、溫度不變條件下,lgD與pH的關(guān)系應(yīng)為直線,斜率接近3。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示,這與推斷結(jié)果相吻合。

      由式(7)推斷,lgD與lg[A2H2]之間的關(guān)系為直線,其斜率接近萃合物中萃取劑分子數(shù)的一半。在有機(jī)相中HDEHSDGA濃度為0.04~0.24 mol/L、水相Er(NO3)3濃度為1 mmol/L、水相pH=2.90條件下,lgD與lg[A2H2]之間的關(guān)系曲線如圖7所示。

      圖7 lg D與lg[A2H2]之間的關(guān)系曲線

      由圖7看出:隨萃取劑濃度升高,lgD增大;lgD與lg[A2H2]之間的關(guān)系曲線為直線,斜率為1.585,接近于1.50,即1.5個(gè)HDEHSDGA二聚體(A2H2)參與Er(Ⅲ)的配位,形成的萃合物為ErA3。因此,可以推斷,HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)的反應(yīng)式為

      3.2 光譜分析

      為驗(yàn)證上述反應(yīng)式得到的萃合物組成并獲得一些結(jié)構(gòu)信息,采用光譜法對(duì)萃合物進(jìn)一步分析。

      HDEHSDGA萃取常量Er(Ⅲ)時(shí),為保證較多的Er(Ⅲ)萃入到有機(jī)相,需要加入一定量NaOH溶液皂化HDEHSDGA。皂化度的計(jì)算公式為α=n(NaOH)。

      水相中Er(Ⅲ)濃度為0.076 mol/L,硝酸鈉濃度1 mol/L,有機(jī)相中HDEHSDGA濃度0.10 mol/L,用NaOH溶液皂化部分HDEHSDGA(α=10%~100%)。分析有機(jī)相吸收光譜和萃入到有機(jī)相中的Er(Ⅲ)濃度,對(duì)有機(jī)相吸收光譜按照萃入到有機(jī)相中的Er(Ⅲ)濃度進(jìn)行歸一化,得到的光譜如圖8所示。

      圖8 皂化HDEHSDGA萃取Er(NO3)3的光譜(a)和按照萃取Er(Ⅲ)濃度歸一光譜(b)

      由圖8看出:皂化HDEHSDGA萃取常量Er(Ⅲ)時(shí),其有機(jī)相光譜對(duì)Er(Ⅲ)濃度歸一后幾乎一致,表明萃合物種態(tài)只有一個(gè)。HDEHSDGA是一元羧酸,皂化所用NaOH的量可以近似認(rèn)為等于產(chǎn)生的去質(zhì)子化的HDEHSDGA(A-)的量。NaOH的量與萃入到有機(jī)相中的Er(Ⅲ)的量之間的關(guān)系如圖9所示。

      圖9 皂化所用NaOH的量與萃入到有機(jī)相中Er(Ⅲ)的量之間的關(guān)系

      由圖9看出:皂化所用NaOH的量與被萃取Er(Ⅲ)的量成線性變化,二者之間的比值均接近3/1。表明皂化不同程度的HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ)時(shí),只有ErA3一種萃合物。此結(jié)果與斜率法研究結(jié)果一致。

      4 結(jié)論

      以煤油為稀釋劑,用HDEHSDGA萃取Er(Ⅲ),萃取時(shí)間短,不易出現(xiàn)第三相;在水相pH>2.2條件下,HDEHSDGA對(duì)Er(Ⅲ)的萃取效果較好,萃取反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度有利于Er(Ⅲ)萃取。斜率法和光譜法研究結(jié)果表明:HDEHSDGA以離子交換方式萃取Er(Ⅲ),萃合物為ErA3。HDEHSDGA對(duì)錒系與鑭系離子的萃取分離性能及萃合物組成有待進(jìn)一步研究。

      猜你喜歡
      皂化水相羧酸
      吡啶-2-羧酸鉻的制備研究
      云南化工(2021年10期)2021-12-21 07:33:28
      攪拌對(duì)聚羧酸減水劑分散性的影響
      海上中高滲透率砂巖油藏油水相滲曲線合理性綜合分析技術(shù)
      更 正
      轎車等速傳動(dòng)軸精密鍛件皂化工藝研究
      地下水流速與介質(zhì)非均質(zhì)性對(duì)于重非水相流體運(yùn)移的影響
      復(fù)合羧酸鑭對(duì)PVC熱穩(wěn)定作用研究
      中國塑料(2014年1期)2014-10-17 02:46:34
      用三辛胺和磷酸三丁酯萃取、銨溶液反萃取鉬的研究
      濕法冶金(2014年3期)2014-04-08 01:04:51
      隔夜皂化法測定白酒總酯的不確定度分析
      中國釀造(2014年9期)2014-03-11 20:21:13
      聚羧酸減水劑與減縮劑的相容性研究
      海兴县| 讷河市| 广饶县| 中卫市| 深州市| 普宁市| 青州市| 邢台市| 衡东县| 元阳县| 紫金县| 清水县| 车险| 交口县| 临朐县| 柘城县| 普洱| 新河县| 永吉县| 宝应县| 枣庄市| 临夏市| 曲阳县| 高尔夫| 舞阳县| 上杭县| 东莞市| 岳普湖县| 莎车县| 庄浪县| 平利县| 玛沁县| 大姚县| 广汉市| 宜阳县| 金山区| 屏东市| 平昌县| 抚松县| 甘肃省| 武义县|