[發明專利]一種利用羧酸功能化離子液體高純凈化稀土元素釓的方法

有效

• 申請號: 202110368263.8
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113106271B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 高紅帥;胡凱博;邢路;張香平;聶毅;董海峰;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/32
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種利用羧酸功能化離子液體高純凈化稀土元素釓的方法，屬于離子液體萃取分離稀土領域。其特征在于利用5種具有羧酸官能團的功能化離子液體([(CH₂)_nCOOHpyr][NTf₂]，n＝3，4，5，6，7)為萃取劑，采用離子液體[C₄mim][NTf₂]、[C₄pyr][NTf₂]、[C₄mim][PF₆]為稀釋劑，組成對稀土釓具有高選擇性分離的離子液體相。以含稀土釓和雜質鋁的鹽酸水溶液為原料液，通過萃取分離技術實現稀土釓的高純凈化。本發明離子液體相取代了傳統的有機溶劑如環烷酸、P507、甲苯等，避免了對環境造成污染。該方法對稀土釓的選擇性好，鋁/釓的分離系數高達253，鋁的脫除率為99.9％，離子液體相可再生利用。

【技術領域】

本發明涉及一種利用羧酸功能化離子液體高純凈化稀土元素釓的方法，屬于離子液體萃取分離稀土領域。

【背景技術】

稀土元素是國家重要的戰略資源和高科技材料，有“工業維生素”之稱。稀土元素由物理化學性質非常相似的鈧、釔和鑭系元素組成。由于電子層結構的特殊性，稀土元素具有獨特的光、電、磁等特性，在實際應用中起到不可替代的作用，被廣泛用于各種功能材料，如稀土永磁材料、稀土發光材料、稀土催化材料、稀土儲氫材料、稀土拋光材料等，覆蓋化工、冶金、超導和國防等領域。

釓作為稀土元素中最大數的不成對電子，具有獨特的物理化學性質。如強大的磁力矩，對熱中子有強吸引力等，被廣泛用于中子吸收劑、磁共振成像、磁存儲器、核反應掩蔽劑等。但這些應用對釓的純度要求特別高，一般要求純度大于99.995％。目前除去稀土溶液中雜質鋁的方法主要有萃取法CN101979680A和沉淀法CN105624440A，沉淀法成本高，稀土損失率大，除鋁效率低，因此工業上通常采用溶劑萃取法來高純凈化稀土釓。在典型的P507-HCl體系稀土萃取分離流程中，雜質鋁離子與稀土釓的分離系數低，在釓產品中往往存在鋁超標的情況，大大影響了高純釓的性能參數，另外，傳統的溶劑萃取過程中使用的有機溶劑如甲苯、煤油、正庚烷等通常具有揮發性和毒性。因此，開發一種高效、清潔高純凈化稀土釓的新方法具有重要意義。

離子液體是一類由有機陽離子和有機、無機陰離子組成的室溫熔鹽。與傳統有機溶劑相比，離子液體具有低毒、不揮發、可設計性等優點，被廣泛應用于稀土萃取分離領域。如中國專利CN106048221A公開了一種采用離子液體[OMIM]BF₄萃取酸性溶液中輕稀土元素鑭、鈰、鐠、釹的方法；中國專利CN111440945A公開了一種離子液體法稀土釓精制除鋁的方法，但利用羧酸功能化離子液體高純凈化稀土元素釓的文章和專利還未見報道。

【發明內容】

針對目前工業中鋁/釓的分離系數低，難以實現稀土釓的高純凈化，且日常萃取分離工藝中使用的傳統有機溶劑易揮發、有毒性等問題，本發明的目的在于提供一種利用羧酸功能化離子液體高純凈化稀土元素釓的方法，采用的羧酸功能化離子液體化學性質穩定、不揮發，對鋁/釓的分離系數高達253，且萃取時間短，除鋁效率高，離子液體相可再生利用。

本發明的技術方案是：

所述方法利用5種具有羧酸官能團的功能化離子液體[(CH₂)nCOOHpyr][NTf₂]，n＝3，4，5，6，7為萃取劑，采用離子液體[C₄mim][NTf₂]、[C₄pyr][NTf₂]、[C₄mim][PF₆]為稀釋劑，組成對稀土釓具有高選擇性分離的離子液體相，以含稀土釓和雜質鋁的鹽酸水溶液為原料液，通過離子液體相和原料液混合萃取，然后采用稀鹽酸作為反萃劑對負載稀土的離子液體相進行反萃實現稀土釓的高純凈化，反萃后離子液體相經加堿再生處理后可循環利用。