酸性磷類萃取劑對鐠元素的萃取研究

雷羅娜

(湖南理工學院 化學化工學院，湖南 岳陽 414006)

酸性磷類萃取劑對鐠元素的萃取研究

雷羅娜

(湖南理工學院 化學化工學院，湖南 岳陽 414006)

用P204、P507萃取輕稀土中鐠元素的分離萃取性能進行研究，在不同的萃取相比、不同的原液pH值、不同萃取劑濃度、不同的萃取震蕩時間、不同助萃劑體積分數等條件下設計了實驗方案，通過反復的實驗后對萃取條件進行優化，使得P204、P507對輕稀土中鐠元素的分離萃取中發揮更好性能。

P507；P204；鐠；萃取

我國是世界上稀土資源最多的國家，其儲存量占世界的80%，雖然稀土元素的發現與開采較早，然而他們的充分和合理應用只是在近幾十年才得到關注，分離稀土金屬的技術越來越受到人們的重視[1]。

1 材料與方法

1.1 實驗試劑

氧化鐠， 2,4-二硝基酚， 氨水， 鹽酸， 氯乙酸， 氫氧化鈉， 偶氮胂Ⅲ， 三氯甲烷，, P204， P507均為分析純。

1.2 實驗儀器

可見分光光度計，pH計，恒溫振蕩器，電子分析天平，真空干燥箱。

1.3 鐠濃度的測定

采用偶氮胂III光度法。移取一定量試液于25mLl容量瓶中，加入1滴2，4-二硝基酚指示劑，然后用(1:1)氨水調至黃色，再用3mol/L鹽酸滴至黃色褪去，過量1滴，用吸量管加入2mL pH值=2.8氯乙酸-氫氧化鈉緩沖液，2mL 0.1%偶氮胂III溶液作為顯色劑，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻定容，放置5min后，于723型分光光度計660nm波長下，1cm比色皿，以試劑空白為參比，測定吸光度，計算萃取率。

2 結果分析

2.1 鐠標準曲線的測定

按照鐠濃度的測定方法，配制含0，10，20，30，40，50μg鐠的標準溶液，在723型可見分光光度計上以試劑空白為參比測定吸光度，繪制標準曲線圖(圖1)。

圖1 鐠的標準曲線

2.2 P204、P507萃取金屬鐠的條件分析

2.2.1 萃取時間對鐠萃取率的影響

分別配制鐠標準溶液濃度各為100μg/mL，pH值為3的萃原液。移取5mL萃原液與等體積萃取劑于125mL錐形瓶中，再振蕩萃取不同時間，然后置于分液漏斗中靜置分層，取下層液體，顯色反應后測定吸光度，結果如圖2所示。

圖2 萃取時間對萃取率的影響

由圖2可以看出，P204、P507萃取鐠需要的振蕩時間短，不同的振蕩時間對萃取率的影響較大。振蕩0-3min時，萃取率呈增長趨勢；在振蕩時間超過3min，萃取率逐漸呈下降趨勢。為了取得最佳萃取效果，選擇的振蕩時間為3min，此時的鐠萃取率可達到99%以上。

2.2.2 萃原液pH對鐠萃取率的影響

分別配制鐠標準溶液濃度各為100μg/mL不同pH值的為萃原液。移取5mL萃原液與等體積萃取劑于125mL錐形瓶中，振蕩萃取3min，靜置分層，取下層液顯色反應后測定吸光度。考察不同pH值對鐠萃取率的影響，結果如圖3所示。

圖3 pH值對萃取率的影響

結果表明，當pH值為3時的鐠標準溶液萃取率到達99%以上，表明了P204、P507在含有酸的溶液中萃取鐠的能力很強。但在強酸條件下萃取液的萃取率比較低，不適宜鐠的萃取。pH值為1-3時，萃取率一直呈升高的趨勢，而萃原液接近于中性時萃取率有降低的趨勢。

2.2.3 萃取劑濃度(體積分數)對鐠萃取率的影響

逐次移取5mL不同體積分數的萃取劑-TBP-煤油萃取劑和鐠質量分數為100μg/mL的1mol/L HNO3溶液5mL于125mL分液漏斗中，振蕩5min。靜置分層后移取萃余水相，測定鐠濃度，計算萃取率。結果如圖4所示。

圖4 萃取劑體積分數對萃取率的影響

從圖4可見，不同濃度的P204、P507萃取劑對1mol/L硝酸介質中的鐠的萃取率達95%以上。萃取劑體積分數較低時，鐠萃取率隨萃取劑體積分數的增高而緩慢增高；但萃取劑體積分數高于5%時鐠萃取率隨著濃度增高反而降低。因此P204、P507萃取劑最佳體積分數應選擇5%左右。

2.2.4 不同萃取相比對鐠萃取率的影響

維持萃取時間為3min，有機相萃取劑體積分數為5%，pH值為3時，改變相比，相比對萃取率的影響。如圖5所示。

圖5 萃取相比對萃取率的影響

由圖5結果可見不同相比對萃取率的影響較大。隨著V有：V水減小P204、P507萃取劑的萃取率逐漸降低，在相比V有：V水=1：1時萃取率是最高的，所以萃取相比選用V有：V水=1：1。

2.2.5 有機相TBP體積分數對鐠萃取率的影響

維持萃取時間為3min，有機相含量、pH值、相比不變時，改變TBP的含量，考察TBP體積分數變化對萃取率的影響。如圖6所示。

圖6結果表明，不同組成的TBP有機相對鐠萃取率有一定的影響，鐠的萃取率隨TBP加入量的增加而減少。可見萃取體系中加入TBP未發生協同萃取效應，不是正協同萃取體系。TBP的加入是為了增加P204、P507在煤油中的溶解度。由圖6結果可知，TBP體積分數為2.7%可達到最佳效果。

圖6 TPB體積分數對萃取率的影響

3 結論

(1)用P204、P507作為萃取劑萃取鐠元素的最佳條件是，萃取相比為1:1、萃原液pH值為3、萃取劑濃度(體積分數)為5%、振蕩時間為3min、有機相TBP體積分數為2.7%時將會得到最高的萃取率。

(2)利用P204、P507在高酸度下形成中性絡合物萃取金屬離子的特性，可從含硝酸的酸性溶液中萃取鐠。可代替胺類萃取劑，解決了鐠萃取率低的問題。

(3)P204、P507對金屬鐠具有較強的萃取能力，最高的萃取率達到99%以上。用P204、P507作萃取劑，易于操作，及易分層，萃取所需要的時間也比較短。

[1] 黃桂文. 我國稀土萃取分離技術的現狀及發展趨勢[J].江西冶金, 2003, 23(6):62-68.

[2] 常宏濤，吳文遠，涂贛峰，等.P204-HCl-H3cit體系萃取分離輕稀土的研究[J].稀土,2008,29(3):18-21.

[3] 李建寧，黃小衛，朱兆武，等. P204-P507-H2SO4體系萃取稀土元素的研究[J].中國稀土學報,2007,25(1):55-58.

[4] 黃小衛，李建寧，張永奇，等.P204-P507在酸性硫酸鹽溶液中對Nd3+和Sm3+的協同萃取[J].中國有色金屬學報,2008,18(2):366-371.

[5] 徐光憲,高 松.稀土萃取分離工藝研究新進展[J].中國稀土學報, 1993(3):193-198.

[6] 張 燦.鹽酸介質下酸性磷(膦)類萃取劑對稀土元素的協同萃取機理研究[D].北京:北京有色金屬研究總院,2014.

[7] 楊幼明，鄧聲華，藍橋發，等.P507-N235體系稀土萃取分離性能研究[J].有色金屬科學與工程,2013,4(3):83-86.

[8] 胡建康.稀土萃取分離酸性萃取劑皂化有機相的制作方法[J].中國有色冶金,2012(3):85-85.

(本文文獻格式：雷羅娜.酸性磷類萃取劑對鐠元素的萃取研究[J].山東化工，2017，46(08)：8-9，12.)

Extraction of Pr3+with the Acidic Phosphorus-containing Extractant

LeiLuona

(College of chemistry and chemical engineering Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang 414006,China)

In this paper, the extraction properties of the praseodymium in light rare earth extracted with P204and P507were studied and narrated. Experiments are carried out under the conditions of different extraction factors, ph value, extractant concentration, duration of oscillation and extractant volume fraction. With repeated trials, reasonable improvements are made to the extraction conditions, which have enabled the extraction properties of the praseodymium in light rare earth extracted with P204and P507to perform better.

P507; P204; praseodymium; extraction

2017-03-01

國家自然科學基金基金資助(21471053)

雷羅娜(1992—)，女，湖南岳陽人，碩士研究生。

TF845

A

1008-021X(2017)08-0008-02