專利名稱:一種離子液體基三液相體系萃取分離鉑鈀銠的方法
技術領域:
本發(fā)明屬于金屬離子的溶劑萃取分離技術領域,具體地,本發(fā)明涉及一種離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法。
背景技術:
溶劑萃取是鉬、鈀、銠分離提純最有效的方法。傳統(tǒng)的方法一般采用有機相-水相組成的兩液相體系萃取分離鉬、鈀、銠,其分離原理是利用鉬、鈀、銠氯配離子化學反應活性的差異,通過選擇合適的萃取劑,確定最佳的工藝條件,按三種金屬離子萃取反應的難易次序來制定適宜的萃取分離流程。例如,國際鎳公司(INCO)的Acton精煉廠是用二正辛基硫醚DOS先選擇性萃鈀,然后磷酸三丁酯TBP萃鉬,最后從殘液中用化學沉淀法提取銠。英國Royston的Mathey-Rusterburg精煉廠是用羥基肟選擇性萃鈀,然后用三正辛胺TOA萃鉬,最后從殘液中用離子交換法提取銠。我國金川有色金屬公司則先用二異戊基硫醚S201 萃鈀,而后用三烷基叔胺N235萃鉬,最后從萃殘母液中用化學法沉淀回收銠(余建民.貴金屬萃取化學.北京化學工業(yè)出版社,2005)。但是,實際操作過程中,由于影響萃取分離選擇性的因素十分復雜,加之鉬、鈀、銠金屬氯配離子本身特性和配位行為的復雜性,傳統(tǒng)液-液兩相溶劑萃取分離鉬、鈀、銠的選擇性并不高。為提高鉬、鈀、銠的收率和產(chǎn)品純度, 在萃取分離前人們不得不憑經(jīng)驗對料液進行各種預處理以調(diào)整其性質(zhì),然后再經(jīng)過多個步驟的反復液-液兩相平衡以改善其萃取分離選擇性,有時還須配合沉淀、置換等進一步富集工序,以分步逐個提純目標金屬。這樣做的后果是操作繁雜,人為盲目性影響大,萃取分離歷程難于控制。例如,已公開的從含鉬鈀銠的鹽酸或氯化物介質(zhì)中萃取分離鉬鈀銠工藝一般須在萃取前先降低料液酸度,然后才能用硫醚類萃取劑選擇性萃鈀,之后又須將料液酸度調(diào)高,以利于中性磷類萃取劑(如磷酸三丁酯TBP)選擇性萃取分離鉬,最后還得進一步調(diào)整料液性質(zhì),以利于從萃取后液中用化學沉淀法提取銠。整個分離工藝流程冗長、步驟多,極易造成鉬、鈀、銠在萃取過程中的分散損失,且各段工序間銜接對料液的性質(zhì)要求高, 操作不當,容易引起乳化,造成萃取劑流失。離子液體是最近幾年出現(xiàn)的一種新型分離介質(zhì)。所謂離子液體是指在室溫或接近室溫下以液體狀態(tài)存在的有機熔融鹽,是完全由陰離子和陽離子組成的液體物質(zhì)。離子液體與傳統(tǒng)有機溶劑相比表現(xiàn)出許多優(yōu)異的性能,如呈液體狀態(tài)的溫度范圍較寬,從低于室溫或接近室溫到300°C范圍內(nèi)穩(wěn)定存在;具有良好的物理化學穩(wěn)定性;幾乎沒有蒸汽壓,消除了揮發(fā)性有機溶劑(VOCs)對環(huán)境的污染問題;無可燃性,對大量無機和有機物都有良好的溶解能力;具有溶劑和催化劑的雙重功效,可作為反應溶劑和催化劑活性載體;電導率高,電化學窗口寬可達到4V之多。更重要的是,離子液體作為分離介質(zhì),其親疏水性可通過調(diào)節(jié)構(gòu)成離子液體的陰陽離子化學結(jié)構(gòu)而進行人為調(diào)控。由此,對于多種待分離物質(zhì)共存的體系,各組分間親疏水性的差異可得以放大和利用,從而實現(xiàn)選擇性分離。離子液體雙水相體系是一種新型萃取分離體系。一定條件下,通過調(diào)控離子液體的親疏水性,其可與無機電解質(zhì)水溶液形成宏觀兩液相共存體系,因兩液相水含量均較高,稱為離子液體雙水相體系。因兩液相極性的差異,待萃物質(zhì)可在兩液相間形成差異分配。由于分相時間短、粘度低、不易乳化且離子液體可回收再使用,離子液體雙水相體系在生化分離(如蛋白質(zhì)、氨基酸萃取)過程中已顯示出明顯的優(yōu)勢,具有廣闊的應用前景(He C,Li S,Liu H,et al. J Chromatogr A. 2005,1082 143. Li S,He C,Liu H,et al. J Chromatogr B. 2005,826 :58.劉慶芬,胡雪生,王玉紅等.科學通報.2005,50 :756.鄧凡政,郭東方.分析化學.2006,34 :1451.)。將離子液體雙水相體系發(fā)展用于分離金屬離子已有文獻報道, 但處理多種性質(zhì)相近金屬離子混合溶液時,其分離選擇性仍然較低。為提高萃取分離系數(shù), 一般須事先添加某種特定的絡合劑,利用其與金屬離子配位能力的差異,以調(diào)整不同金屬離子的親疏水性,從而實現(xiàn)在離子液體雙水相中差異分配。例如,添加冠醚萃取分離IA、 IIA 族金屬離子(A. N. Visser, R. P. Swatloski, W. M. Reichert, S. T. Griffin, R. D. Rogers, Ind. Eng. Chem. Res. 2000, 39 :3596. S. Chun, S. V. Dzyuba, R. A. Bartsch, Anal. Chem. 2001, 73 :3737.),添加硫脲、尿素萃取分離汞、鎘(A. N. Visser, R. P. Swatloski, W. Μ. Reichert, R. Mayton, S. Sheff, A. Wierzbicki, J. H. Davis Jr. , R. D. Rogers, Chem. Commun. 2001, 135.),添加雙硫腙,然后控制溶液pH值,分離銀、銅、鉛、鎘、鋅(Guor-Tzo Wei. Ahalytica Chimica Acta. 2003,488 :183.)。此外,離子液體的溶解損失也一直是制約其廣泛應用的最大困難之一 (Sun, X. ;Peng, B. ;Ji, Y. ;Chen, J. ;Li, D. S印· Purif. iTechnol. 2008, 63 61. Baghdadi, M. ;Shemirani, F. Anal. Chim. Acta. 2009, 634 186. Luo, H. ;Dai, S.; Bonnesen, P. V. Anal. Chem. 2004,76 :2773.)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服上述問題提供了一種離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法。為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明提供的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法包括以下步驟1)采用濃度為0. lmol/L到lOmol/L的鹽酸溶解鉬、鈀和銠的化合物,得到含有鉬、鈀和銠離子的水溶液,并加入到疏水性離子液體或含有無機電解質(zhì)鹽的親水性離子液體中,混合、離心處理,得到兩相共存的兩液相體系;2)向步驟1)的兩液相體系中加入有機萃取劑,得到上、中、下三相互不相溶的三液相共存體系,其中,上相為含有鈀的有機相,中相為含有銠的水相,下相為含有鉬的離子液體相;其中,所述步驟1)中疏水性離子液體中陽離子包括咪唑類、吡啶類、季銨鹽類和季膦鹽類,陰離子包括PF6-和N(CF3SO2)2-;親水性離子液體中陽離子包括咪唑類、吡啶類和季銨鹽類、季膦鹽類,陰離子包括BFp Cl—和Br—;所述有機萃取劑包括二烴基硫醚。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟1)所述疏水性離子液體優(yōu)選用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C^iim] [PF6]);親水性離子液體優(yōu)選用1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([Bmim] [BF4])或N-丁基吡啶四氟硼酸([BPy] [BF4])0根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟1)所述含有鉬鈀銠離子的水溶液可以用濃度為0. lmol/L到lOmol/L的鹽酸水溶液溶解相應金屬的化合物制備,鉬鈀銠離子的水溶液優(yōu)選用lmol/L到3mol/L的鹽酸水溶液溶解相應金屬的氯化物制備,相應金屬的化合物包括但不限于其氯化物、氧化物、氫氧化物、硝酸鹽或硫酸鹽。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟1)所述加入的離子液體體積與含有鉬鈀銠離子水溶液的體積比為0. 1 1 10 1,優(yōu)選為0.5 1 5 I0根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟1)所述加入的無機電解質(zhì)鹽為一種含鈉、鉀、鋰或銨的鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、或磷酸鹽,包括但不限于硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鋰、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀、氯化鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鋰或磷酸鉀,優(yōu)選用硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋰或磷酸鉀;步驟1)所述加入的無機電解質(zhì)鹽的重量為含鉬鈀銠水溶液重量的 10% -50%。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟1)所述對鈀離子萃取具有選擇性的有機萃取劑為二烴基硫醚溶液,包括但不限于將二異戊基硫醚 S201、二正辛基硫醚DOS、二正庚基硫醚DNHS和二異辛基硫醚S219溶于含6_12個碳原子的烷烴稀釋劑中。二烴基硫醚在稀釋劑中的重量百分濃度為IOwt% SOwt%。鈀選擇性萃取劑優(yōu)選用二異戊基硫醚S201,非極性有機溶劑優(yōu)選用壬烷或十二烷。S201在壬烷或十二烷中的重量百分濃度優(yōu)選為30wt% 50wt%。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟1)所述有機萃取劑的加入體積與含有鉬鈀銠離子水溶液的體積比為0.1 1 10 1,優(yōu)選為 0. 5 1 5 1。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟2)中通過離心后得到的上相用常規(guī)方法回收鈀,包括但不限于氨水反萃法、試劑還原法。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟2)中離心后得到的中相用常規(guī)方法回收銠,包括但不限于試劑還原法、電沉積法等。根據(jù)本發(fā)明的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,步驟2)中離心后得到的下相直接電解回收鉬,槽電壓為0. 1 5V,電流密度200 400A/m2,電解得到鉬后, 進一步的對下相的離子液體回收,并返回到步驟1)中循環(huán)使用。本發(fā)明所述一種離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,被萃鉬、鈀、銠金屬離子在初始水溶液中的濃度不做限制。本發(fā)明原理在于,采用不同酸度(0. lmol/L到lOmol/L)的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、 銠的化合物時,因酸度不同,鉬、鈀、銠與氯離子形成的氯絡陰離子在鹽酸水溶液中的存在狀態(tài)不同。其中,銠形成MiC163_,隨體系酸度的降低或放置時間的延長,I hCl63_極容易發(fā)生水合取代反應,生成親水性極強的Mi (H2O)nCl63_n絡合離子;鈀形成PdCl42_,但PdCl42_僅在低酸度條件下才可形成一系列水合絡陰離子Pd (H2O)mCl42_m ;鉬形成PtCl62MS PtCl62_穩(wěn)定性很強,無論體系酸度如何變化,均不發(fā)生水合取代反應。因此,改變鹽酸水溶液的酸度, 可控制鉬、鈀、銠氯絡陰離子在水溶液中的存在狀態(tài),使其具有不同的親疏水性。此時,加入一種疏水性離子液體,混合后靜置或離心分相,疏水性離子液體與含有鉬鈀銠離子的水溶液能分裂形成兩相共存體系;當加入的是一種親水性離子液體時,需再加入一定質(zhì)量的無機電解質(zhì)鹽,因鹽析效應,親水性離子液體也能與含有鉬鈀銠離子的水溶液分裂形成兩相共存體系。并且,隨著使用的鹽種類及加入的鹽濃度的不同,分裂得到的離子液體相的疏水性也不同。隨著上述兩相體系的生成,疏水性的Ptci62-容易被選擇性萃入離子液體相, 而鈀和銠滯留在水相中不被萃取。此時,向上述離子液體兩相體系中再加入一種對鈀離子萃取具有選擇性的有機萃取劑時,因該有機萃取劑溶于非極性的有機稀釋劑中,控制一定的體系酸度或鹽濃度(0. lmol/L到lOmol/L),能夠與上述離子液體兩相體系形成穩(wěn)定的液-液-液三相體系。此時,鈀被選擇性萃入有機相,而銠仍滯留在水相中不被萃取。因此, 由有機相-水相-離子液體相組成的三液相體系中,鈀可選擇性萃入有機相,鉬萃入離子液體相,而銠仍富集在水相不被萃取,從而實現(xiàn)了一步萃取三相同時分離鉬、鈀、銠。本發(fā)明利用鹽酸水溶液中鉬、鈀、銠氯絡陰離子親疏水性的差異進行三液相分離,不須外加其他絡合劑。本發(fā)明優(yōu)點在于,將傳統(tǒng)的有機相-水相兩相體系與離子液體雙水相體系組合在一起,通過構(gòu)造一穩(wěn)定的液-液-液三相共存體系,利用有機相-水相-離子液體相三相間極性的差異實現(xiàn)相分離;利用有機相、離子液體相分別對鉬、鈀、銠氯配離子競爭相互作用的差異,在不外加其他絡合劑的條件下,實現(xiàn)鉬、鈀、銠氯配離子分別在三個性質(zhì)不同、互不相溶的共存液相(有機上相、中間水相、離子液體下相)中選擇性富集,從而三相一步分離鉬、鈀、銠。相比傳統(tǒng)的液-液兩相萃取方法而言,離子液體基三液相體系可在一次萃取過程中同時完成鈀選擇性富集在上層非極性的鈀選擇性有機萃取劑中,鉬富集在最下層離子液體相中,而銠因水化作用強,留在中間層萃殘水相中不被萃取,與鉬鈀分離。因此,三相萃取法可實現(xiàn)在一步萃取過程中同時三相分離鉬、鈀、銠,其分離選擇性高,能有效簡化現(xiàn)有繁冗的鉬鈀銠液-液兩相萃取分離的工藝流程。本發(fā)明提供的一種離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,在傳統(tǒng)的有機相-水相兩液相萃取體系基礎上引入離子液體雙水相體系,相分離時間大大縮短、且不易乳化,有效避免了有機萃取劑機械夾帶或溶解損失等問題。此外,因離子液體的親疏水性易于控制,與有機相、電解質(zhì)鹽水相組成的液-液-液三相共存體系穩(wěn)定,對外部環(huán)境及操作條件的變化適應性強。鉬、鈀、銠氯配離子在水溶液中各種存在狀態(tài)的親疏水性差異可得以有效利用,從而實現(xiàn)選擇性分離。
圖1為本發(fā)明一種離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法流程圖。
具體實施例方式以下通過實施例對本發(fā)明進行詳細說明,但所有實施例并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。實施例1用5mL濃度為0. lmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入2. 5mL離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C^iim] [PF6])。室溫下充分振蕩混合后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二異戊基硫醚(S201)-十二烷有機混合溶液,S201在十二烷中的重量百分濃度為30wt%。室溫下充分振蕩混合后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、 鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98. 3 %,銠質(zhì)量分數(shù)為98. 8 %,鉬質(zhì)量分數(shù)為88. 6 %。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99%;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99% ;取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為0. 2V,電流密度200A/m2,鉬回收率 96. 5%o實施例2用5mL濃度為3mol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入5mL離子液體1_ 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C^iim] [PF6])。室溫下充分振蕩混合后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二異戊基硫醚(S201)-壬烷有機混合溶液,S201在壬烷中的重量百分濃度為50wt%。室溫下充分振蕩混合后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)95.5%,銠質(zhì)量分數(shù)為99. 0 %,鉬質(zhì)量分數(shù)為85.0%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99%;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%;取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為0. IV,電流密度300A/m2,鉬回收率92. 0%。實施例3用5mL濃度為lmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為300mg/L。加入IOmL離子液體1_ 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽([C^iim] [PF6])。室溫下充分振蕩混合后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入IOmL 二正辛基硫醚(DOS)-十二烷有機混合溶液,DOS在十二烷中的重量百分濃度為30wt%。室溫下充分振蕩混合后將混合物進行離心處理,得到上、中、 下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度, 計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98. 0 %,銠質(zhì)量分數(shù)為99. 0 %,鉬質(zhì)量分數(shù)為90. 3 %。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99%;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%; 取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為2V,電流密度200A/m2,鉬回收率94. 0%。實施例4用5mL濃度為5mol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入5mL離子液體1_ 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([&iiim][BF4]),充分混勻,然后在此混合液中再加入2g磷酸鉀。上述混合物在室溫下充分振蕩混合,然后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二異戊基硫醚(S201)-十二烷有機混合溶液,S201在十二烷中的重量百分濃度為 50wt %。室溫下充分振蕩混合,然后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98.3%,銠質(zhì)量分數(shù)為90. 8%,鉬質(zhì)量分數(shù)為86. 0%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99%;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%。取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為0. 5V,電流密度300A/m2,鉬回收率93. 5%。實施例5用5mL濃度為lmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為200mg/L。加入IOmL離子液體N- 丁基吡啶四氟硼酸([BPy] [BF4]),充分混勻,然后在此混合液中再加入2. 5g硫酸鈉。上述混合物在室溫下充分振蕩混合,然后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二正辛基硫醚(DOS)-壬烷有機混合溶液,DOS在壬烷中的重量百分濃度為50wt%。室溫下充分振蕩混合,然后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98. 5 %,銠質(zhì)量分數(shù)為 86.0%,鉬質(zhì)量分數(shù)為80.2%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99% ; 取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%。取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為IV,電流密度200A/m2,鉬回收率95. 0%。實施例6用5mL濃度為2mol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入15mL離子液體1_ 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([anim] [BF4]),充分混勻,然后在此混合液中再加入Ig氯化鉀。上述混合物在室溫下充分振蕩混合,然后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入 IOmL 二正庚基硫醚(DNH)-壬烷有機混合溶液,DNH在壬烷中的重量百分濃度為30wt%。室溫下充分振蕩混合,然后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、 下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)97.0%,銠質(zhì)量分數(shù)為92. 5 %,鉬質(zhì)量分數(shù)為83.8%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99 % ; 取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%。取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為3V,電流密度200A/m2,鉬回收率92. 0%。實施例7用5mL濃度為lOmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入5mL離子液體N- 丁基吡啶四氟硼酸([BPy] [Big),充分混勻,然后在此混合液中再加入2g硝酸鉀。上述混合物在室溫下充分振蕩混合,然后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二異辛基硫醚(S219)-十二烷有機混合溶液,S219在十二烷中的重量百分濃度為40wt%。室溫下充分振蕩混合,然后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98. 3 %,銠質(zhì)量分數(shù)為 90.0%,鉬質(zhì)量分數(shù)為88.0%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99% ; 取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%。取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為IV,電流密度200A/m2,鉬回收率90. 0%。實施例8用5mL濃度為0. lmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入2. 5mL離子液體(陽離子為甲基三辛基胺季銨鹽陽離子,陰離子為N(CF3SO2)2_)。室溫下充分振蕩混合后進行離心處理, 得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二異戊基硫醚(S201)-十二烷有機混合溶液,S201在十二烷中的重量百分濃度為30wt%。室溫下充分振蕩混合后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98. 5 %,銠質(zhì)量分數(shù)為99. 0 %,鉬質(zhì)量分數(shù)為89. 0 %。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99% ;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99% ;取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為0. 2V,電流密度200A/ m2,鉬回收率96.0%。實施例9用5mL濃度為0. lmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入IOmL離子液體(陽離子為甲基三辛基胺季銨鹽陽離子,陰離子為Cl—),充分混勻,然后在此混合液中再加入2. 5g硫酸鈉。上述混合物在室溫下充分振蕩混合,然后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL二正辛基硫醚(DOS)-壬烷有機混合溶液,DOS在壬烷中的重量百分濃度為50wt %。室溫下充分振蕩混合,然后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)99.0%, 銠質(zhì)量分數(shù)為95. 0%,鉬質(zhì)量分數(shù)為85. 0%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99%;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%。取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為IV,電流密度200A/m2,鉬回收率95. 0 %。實施例10用5mL濃度為lOmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入2. 5mL離子液體(陽離子為三己基十四烷基膦季膦鹽陽離子,陰離子為N(CF3SO2)2_)。室溫下充分振蕩混合后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL 二正辛基硫醚(DOS)-十二烷有機混合溶液,DOS在十二烷中的重量百分濃度為30wt%。室溫下充分振蕩混合后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)96. 0 %,銠質(zhì)量分數(shù)為99. 0 %,鉬質(zhì)量分數(shù)為88. 0 %。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99% ;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%;取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為0. 2V,電流密度 200A/m2,鉬回收率 95. 0%。實施例11用5mL濃度為0. lmol/L的鹽酸水溶液溶解鉬、鈀、銠氯化物,配制成含有鉬、鈀、銠離子的金屬混合溶液,三種金屬離子濃度均為100mg/L。加入IOmL離子液體(陽離子為三己基十四烷基膦季膦鹽陽離子,陰離子為Br—),充分混勻,然后在此混合液中再加入3g氯化鉀。上述混合物在室溫下充分振蕩混合,然后進行離心處理,得到上、下兩層共存的兩液相體系。然后加入5mL二正辛基硫醚(DOS)-壬烷有機混合溶液,DOS在壬烷中的重量百分濃度為50wt %。室溫下充分振蕩混合,然后將混合物進行離心處理,得到上、中、下三層互不相溶的澄清分相的三液相共存體系。分別取上、中、下三相測定鈀、銠、鉬濃度,計算鈀、銠、鉬分別在上、中、下三相的質(zhì)量占初始水相混合金屬溶液中的質(zhì)量百分比,鈀質(zhì)量分數(shù)98.0%, 銠質(zhì)量分數(shù)為98. 0%,鉬質(zhì)量分數(shù)為90. 0%。取離心后得到的上相,用氨水反萃回收鈀,鈀反萃率99%;取離心后得到的中相,用氯化銨沉淀回收銠,銠回收率99%。取離心后得到的下相,直接電解回收鉬,槽電壓為IV,電流密度200A/m2,鉬回收率95. 0 %。
權(quán)利要求
1.一種離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟1)采用濃度為0.lmol/L lOmol/L的鹽酸溶解鉬、鈀和銠的化合物,得到含有鉬、鈀和銠離子的水溶液,并加入到疏水性離子液體或含有無機電解質(zhì)鹽的親水性離子液體中,混合、離心處理,得到共存的兩液相體系;2)向步驟1)的兩液相體系中加入有機萃取劑,得到上、中、下三相互不相溶的三液相共存體系,其中,上相為含有鈀的有機相,中相為含有銠的水相,下相為含有鉬的離子液體相;其中,所述步驟1)中疏水性離子液體中陽離子包括咪唑類、吡啶類、季銨鹽類和季膦鹽類,陰離子包括pf61PN(CF3SO2)2_;親水性離子液體中陽離子包括咪唑類、吡啶類、季銨鹽類和季膦鹽類,陰離子包括BFp CF和Br—;所述有機萃取劑為二烴基硫醚溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述步驟1)中疏水性離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽,親水性離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸或N-丁基吡啶四氟硼酸,其中,加入的疏水性離子液體或含有無機電解質(zhì)鹽的親水性離子液體的體積與含鉬、鈀和銠離子的水溶液的體積比為 0. 1 10 1 ;所述步驟1)中無機電解質(zhì)鹽為含鈉、鉀、鋰或銨的鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽; 所述無機電解質(zhì)鹽的重量為含鉬鈀銠水溶液重量的10% 50% ;所述步驟2、中二烴基硫醚溶液為將二異戊基硫醚S201、二正辛基硫醚DOS、二正庚基硫醚DNHS或二異辛基硫醚S219溶于含6-12個碳原子的烷烴稀釋劑中,其中,二烴基硫醚在烷烴稀釋劑中的重量百分濃度為IOwt % SOwt %,所述有機萃取劑加入的體積與含有鉬鈀銠離子水溶液的體積比為0. 1 10 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述加入的疏水性離子液體或含有無機電解質(zhì)鹽的親水性離子液體的體積與含鉬、鈀和銠離子的水溶液的體積比為0. 5 5 1 ;所述有機萃取劑的加入體積與含有鉬鈀銠離子水溶液的體積比為0.5 5 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述步驟1)中無機電解質(zhì)鹽包括硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、硫酸鋰、氯化鈉、氯化銨、 氯化鉀、氯化鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸銨、硝酸鋰和磷酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述步驟1)中無機電解質(zhì)鹽為硫酸銨、硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋰或磷酸鉀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述有機萃取劑為將二異戊基硫醚S201溶于壬烷或十二烷中,其中二異戊基硫醚S201 在壬烷或十二烷中的重量百分濃度為30wt% 50wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述步驟2)中分離得到上相中含有的鈀通過氨水反萃法或試劑還原法回收;所述步驟幻中分離得到中相含有的銠通過試劑還原法或電沉積法回收; 所述步驟2)中分離得到下相含有的鉬通過直接電解回收。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述步驟2)中分離得到下相含有的鉬電解時槽電壓為0. 1 5V,電流密度200 400A/
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子液體基三液相體系萃取分離鉬鈀銠的方法,其特征在于,所述方法還包括對下相的離子液體回收、循環(huán)使用的步驟。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬離子的溶劑萃取分離技術領域,具體地,本發(fā)明涉及一種離子液體基三液相體系萃取分離鉑鈀銠的方法。所述方法包括以下步驟1)采用濃度為0.1mol/L~10mol/L的鹽酸溶解鉑、鈀和銠的化合物,得到含有鉑、鈀和銠離子的水溶液,并加入到疏水性離子液體或含有無機電解質(zhì)鹽的親水性離子液體中,混合、離心處理,得到共存的兩液相體系;2)向步驟1)的兩液相體系中加入有機萃取劑,得到上、中、下三相互不相溶的三液相共存體系,其中,上相為含有鈀的有機相,中相為含有銠的水相,下相為含有鉑的離子液體相。本發(fā)明的優(yōu)點在于可實現(xiàn)在一步萃取過程中同時三相分離鉑、鈀、銠,分離選擇性高,能有效簡化現(xiàn)有繁冗的鉑鈀銠液-液兩相萃取分離的流程。
文檔編號C22B11/00GK102417981SQ201110373960
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉會洲, 張超, 黃焜 申請人:中國科學院過程工程研究所