Page 191 - 《精细化工》2020年第7期

第 7 期 涂盛辉，等: 季铵盐离子液体/中性磷氧萃取剂协同萃取 Nd(Ⅲ)
[A336][DEHP]+TOPO 萃取体系的萃取率逐步增加，
萃取率分别可达 85.6% 、 78.1% 、 95.4% ，其中
[A336][DEHP]+TOPO 体系对于 NaCl 浓度变化最为
敏感，当 NaCl 浓度增至 0.4 mol/L 时，萃取率从 75.4%
增至 94.7%。当 NaCl 浓度达到 0.5 mol/L 时，各萃取
体系的萃取率基本上不会随盐析剂浓度的增加而变
化。因此，确定盐析剂 NaCl 浓度 0.5 mol/L 为最佳。
未加入盐析剂 NaCl 时，水分子的活度系数较
大，水相中游离水量较多，不利于水分子从 Nd(Ⅲ)
周围脱离；当加入盐析剂 NaCl 时，水相中游离水量
减少 [14] ，水的介电常数降低，Nd(Ⅲ)的溶剂化减弱，
相当于被萃取物浓度得到提高，有助于离子缔合物
的形成，从而使萃取率大幅提高。同时，盐析剂 NaCl
的加入对萃取率影响较大，说明萃取机理为离子缔
合机制。
2.3.2 pH 对 Nd(Ⅲ)萃取率的影响
图 6 为 Nd(Ⅲ)萃取率随盐析剂 NaCl 浓度及 pH
的变化。
·1473·
温度 25 ℃，A∶O=1∶1，[A336][DEHP]、[A336][Cl]、TOPO
浓度均为 0.1 mol/L，Nd(Ⅲ)浓度为 0.001 mol/L
图 6 pH 对 Nd(Ⅲ)萃取率的影响
Fig. 6 Effect of aqueous pH on the extraction efficiency of
Nd(Ⅲ)
由图 6a 可知，保持盐析剂 NaCl 浓度为 0.5 mol/L，
随着 pH 的增大，各萃取体系萃取率逐渐增大，当 pH
为 5 时，[A336][DEHP]、[A336][Cl]+TOPO、[A336]
[DEHP]+TOPO 萃取率分别可达 85.6%、78.6%、
96.5%。与[A336][DEHP]、[A336][Cl]+TOPO 萃取体
系相比，[A336][DEHP]+TOPO 萃取体系对 pH 的变
化更为敏感，当 pH 从 0.5 增至 2 时，萃取率从 17.8%
增至 88.4%，涨幅为 70.6%，当 pH 大于 5 后，萃取
率维持在 96%以上。分析原因，当 pH 较低时，水
+
相中 H 浓度较高，与 Nd(Ⅲ)存在阳离子竞争关系 [16] ，
抑制了萃取体系与 Nd(Ⅲ)形成离子缔合物；随着 pH
+
不断增大，水相中 H 的浓度逐渐降低，与 Nd(Ⅲ)
+
之间的竞争关系开始减弱，H 含量不再成为主要干
扰因素，萃取率逐步达到稳定。
由图 6a 可知，pH 从 1 增至 4，3 种萃取体系
[A336][DEHP]、[A336][Cl]+TOPO、[A336][DEHP]
+TOPO 萃取率增幅分别为 52.4%、73.8%、61.7%；
由图 6b 可知，保持 pH 固定，改变盐析剂 NaCl 浓
度，[A336][DEHP]萃取体系的萃取率最大增幅为
pH=4(32.1%)；由图 6c 可知，[A336][Cl]+TOPO 萃
取体系的萃取率最大增幅为 pH=3(16.1%)；由图 6d
可知，[A336][DEHP]+TOPO 萃取体系的萃取率最大
增幅为 pH=3(24.1%)。由上述结果可知，不论 pH 如
何改变，随着盐析剂 NaCl 浓度的增大，萃取率始终
随之增大，但增幅均小于固定盐析剂 NaCl 浓度，改
变 pH 引起的增幅。
2.4 萃取机理分析
图 7、9、11 分别为[A336][DEHP]、[A336][Cl]
+TOPO、[A336][DEHP]+TOPO 萃取体系萃取前后
FTIR 光谱变化；图 8、10、12 分别为[A336][DEHP]、
[A336][Cl]+TOPO、[A336][DEHP]+TOPO 萃取体系
浓度（c）与分配比（D）的对数函数关系。