[發明專利]一種基于金屬離子形態預測溶液中金屬分離能力的方法及其應用

在審

• 申請號: 202010435739.0
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN113707225A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 寧朋歌;溫嘉瑋;曹宏斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種基于金屬離子形態預測溶液中金屬分離能力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)利用量子化學方法計算得到金屬不同離子形態的量子化學特性；

(2)根據所述量子化學特性和特征反應特性進行擬合，得到擬合模型，并根據擬合模型計算得到不同離子形態的特征反應活性；

(3)根據不同金屬的離子形態的特征反應活性，預測金屬的分離能力。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述量子化學特性包括親電性能、分子電離能、前線軌道能極差或外層電子分布中的任意一種或至少兩種的組合，優選包括親電指數和/或分子電離能。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述特征反應包括氫鍵締合反應、水解反應或離子締合反應中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述特征反應特性包括特征反應自由能；

優選地，根據釩酸的親電指數和氫鍵締合反應自由能進行擬合，得到釩金屬含氧酸氫鍵締合反應的擬合模型；

優選地，根據釩酸的親電指數和水解反應自由能進行擬合，得到釩金屬含氧酸水解反應的擬合模型。

4.根據權利要求1～3任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)中所述擬合模型包括擬合方程和方程參數；

優選地，所述擬合模型采用的擬合數據包括金屬不同離子形態的特征反應活性、不同離子形態的量子化學特性、不同離子形態的聚合度和萃取劑的碳鏈長度。

5.根據權利要求1～4任一項所述的方法，其特征在于，在步驟(1)之前，還包括：測定或查得含金屬離子的溶液中離子的賦存狀態；

優選地，所述賦存狀態包括元素存在形態，優選為離子形態；

優選地，所述賦存狀態還包括不同離子形態的濃度、比例或聚合度中的任意一種或至少兩種的組合，優選包括金屬聚合離子的濃度、比例或聚合度中的任意一種或至少兩種的組合。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中：根據溶液中金屬不同離子形態的比例和不同離子形態的特征反應活性進行計算，得到金屬元素的特征反應活性，再根據金屬元素的特征反應活性，預測金屬元素的分離能力。

7.根據權利要求1～6任一項所述的方法，其特征在于，所述分離能力包括金屬參與特征反應和/或非特征反應時的分離能力，優選為金屬參與特征反應時的分離能力；

優選地，所述金屬包括過渡金屬和/或稀土金屬。

8.根據權利要求1～7任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

(1)測定或查得含金屬離子的溶液中離子的賦存狀態，所述賦存狀態包括元素存在形態，所述賦存狀態還包括不同離子形態的濃度、比例或聚合度中的任意一種或至少兩種的組合；

(2)利用量子化學方法計算得到金屬不同離子形態的量子化學特性，所述量子化學特性包括親電性能、分子電離能、前線軌道能極差或外層電子分布中的任意一種或至少兩種的組合；

(3)根據所述量子化學特性和特征反應特性進行擬合，得到擬合模型，并根據擬合模型計算得到不同離子形態的特征反應活性；所述特征反應包括氫鍵締合反應、水解反應或離子締合反應中的任意一種或至少兩種的組合，所述特征反應特性包括特征反應自由能；

(4)根據溶液中金屬不同離子形態的比例和不同離子形態的特征反應活性進行計算，得到金屬元素的特征反應活性，再根據金屬元素的特征反應活性，預測金屬的分離能力。