[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高萃取劑分離稀土元素性能的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111188920.7
• 申請(qǐng)日: 2021-10-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113881846A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童雄;張文杰;謝賢;范培強(qiáng);杜云鵬;宋強(qiáng);曹陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B3/38
• 分類(lèi)號(hào): C22B3/38;C22B59/00
• 代理公司: 昆明同聚專(zhuān)利代理有限公司 53214
• 代理人: 謝丹丹

本發(fā)明公開(kāi)了一種提高二?(2?乙基己基)膦酸酯（P204）+二(2,4,4?三甲基戊基)次膦酸（Cyanex272）組成的二元萃取體系對(duì)稀土La、Ce、Pr和Nd分離性能的方法；本發(fā)明在萃取階段使用有機(jī)羧酸作絡(luò)合劑添加至水相料液中，然后在非皂化條件下由膦酸類(lèi)萃取劑二（2?乙基己基磷酸）和二（2,4,4?三甲基戊基）次磷酸混合的二元萃取劑直接進(jìn)行萃取，負(fù)載有機(jī)相經(jīng)過(guò)反萃洗脫后，循環(huán)使用，繼續(xù)萃取分離稀土。本發(fā)明使P204?Cyanex272二元萃取體系在非皂化條件下能高效分離稀土元素，并且分離效果優(yōu)于傳統(tǒng)工業(yè)中P204皂化體系和P507皂化體系，同時(shí)萃取體系重復(fù)循環(huán)利用率高，較低反萃，降低工業(yè)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種提高萃取劑分離稀土元素性能的方法，屬于提取純化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，膦酸類(lèi)萃取劑二-(2-乙基己基)膦酸酯（P204）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)P204）作為工業(yè)上分離純化輕稀土最常用的膦酸類(lèi)萃取劑，具有分離效果好、針對(duì)性強(qiáng)、萃取劑成本較低等優(yōu)勢(shì)，但也存在反萃酸度高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、易乳化等弊端。P204提取水相溶液中稀土離子的機(jī)理為式（1）所示，羧基上的H⁺與稀土離子發(fā)生陽(yáng)離子置反應(yīng)，使Re³⁺進(jìn)去有機(jī)相，釋放的H⁺進(jìn)入水相溶液，從而增加溶液中H⁺濃度，導(dǎo)致萃取反應(yīng)被抑制。

（1）

為了解決釋放的H⁺對(duì)萃取反應(yīng)的影響，在萃取前往往用氨水或氫氧化鈉等堿性溶液對(duì)萃取劑進(jìn)行皂化處理，以O(shè)H^-來(lái)減緩釋放的H⁺影響。但是，每生產(chǎn)1 t稀土氧化物，就會(huì)伴隨60-100 t氨氮廢水，給環(huán)境帶來(lái)巨大壓力，也會(huì)增加后續(xù)廢水處理費(fèi)用，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。并且，P204萃取稀土元素后，需要較高酸度的鹽酸作反萃劑，才能洗脫負(fù)載有機(jī)相中稀土離子，從而對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中設(shè)備的防腐蝕性能要求高。二（2,4,4-三甲基戊基）次膦酸（Cyanex272）作為新型膦酸類(lèi)萃取劑，由于P_Ka相較于P204明顯降低，對(duì)稀土元素的提取針對(duì)性和選擇性更優(yōu)于P204，同時(shí)反萃酸度顯著降低，但也存在飽和容量低、萃取劑成本較高等弊端。

前期研究發(fā)現(xiàn)P204-Cyanex272二元萃取體系在非皂化條件下，對(duì)稀土La、Ce、Pr和Nd表現(xiàn)出良好分離性能。由于P204和Cyanex272作為膦酸類(lèi)萃取劑，反應(yīng)機(jī)理也是陽(yáng)離子置換，隨著萃取過(guò)程的進(jìn)行，進(jìn)入水相的氫離子能抑制萃取反應(yīng)的發(fā)生，降低萃取效率。為了解決在非皂化條件下，提高萃取劑分離性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，主要表現(xiàn)在稀土絡(luò)合體系萃取的技術(shù)開(kāi)發(fā)上。通過(guò)水相溶液中絡(luò)合劑的添加，減緩萃取過(guò)程中釋放的H⁺對(duì)萃取的影響，并且溶液中稀土離子能與絡(luò)合劑形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，直接與萃取劑反應(yīng)，以此提升萃取性能。如昆明理工大學(xué)的“一種提高二-（2-乙基己基）膦酸酯萃取金屬效率的方法”，借助絡(luò)合劑醋酸鈉有效提高膦酸萃取劑的分離效果。

目前，常見(jiàn)絡(luò)合物質(zhì)一般為EDTA、DTPA、乳酸、檸檬酸、酒石酸、甘氨酸以及醋酸鹽等物質(zhì)，主要為脂肪族羧酸及其取代衍生物。由于EDTA和DTPA作為絡(luò)合劑進(jìn)入水相溶液中很難被高效回收利用，增加工藝處理成本。需要篩選對(duì)P204-Cyanex272二元萃取體系分離性能提升最佳的絡(luò)合劑，為該萃取體系更廣泛的應(yīng)用提供支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，針對(duì)現(xiàn)有P204-Cyanex272二元萃取體系在非皂化條件下，對(duì)稀土La、Ce、Pr和Nd分離純化中存在的不足，采用絡(luò)合劑EDTA、酒石酸、檸檬酸、馬來(lái)酸和醋酸鈉等絡(luò)合劑來(lái)促進(jìn)萃取劑的分離效果。在絡(luò)合體系中，不需皂化直接使萃取劑萃取分離稀土，從源頭上解決了因使用氨皂化而使萃取工序產(chǎn)生大量含氨廢水的問(wèn)題，同時(shí)還能提高分離效率，增加處理量，降低生產(chǎn)成本。