Page 195 - 《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) ·1477·

(72.5%)、Ce(Ⅲ)(84.2%)、Pr(Ⅲ)(88.5%)；对于 Fe(Ⅱ)
和有色金属 Cu(Ⅱ)萃取效果一般，分别为 Fe(Ⅱ)
(11.7%)、Cu(Ⅱ)(57.2%)。因此，不同金属元素在
[A336][DEHP]+TOPO 体系萃取效果存在较大的差
异，由于 Fe(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)在该体系下萃取率较差，
当轻稀土元素与 Fe(Ⅱ)或有色金属 Cu(Ⅱ)混合时，
可以由该体系进行萃取，实现不同元素的分离回收。

3 结论

温度 25 ℃， A∶O=1∶1，pH=5.0，[A336][DEHP]、[A336][Cl]、 （1）以[A336][Cl]为前驱体，合成了离子液体
TOPO 浓度均为 0.1 mol/L，c(NaCl)=0.5 mol/L，Nd(Ⅲ)=0.001 mol/L [A336][DEHP]，同时，以 TOPO 为助萃剂，与不同
图 16 萃取体系循环萃取性能评价
Fig. 16 Evaluation of cyclic extraction performance of 类型离子液体进行萃取效果对比，考察了离子液体
extraction system 中不同结构阴阳离子对 Nd(Ⅲ)萃取效果的影响。结
果表 明，当阳离子固定为[A336] 时，阴离子为
+
基于萃取机理，本研究使用盐酸对萃取体系进 – – –
[DEHP] 时的萃取效果优于阴离子为 Cl 、NO 3 的萃
行反萃。由图 15 可知，反萃机理对于这 3 种萃取体 取效果；当离子液体选用[BMIM][PF 6 ]，助萃剂为
系完全一致，随着盐酸质量分数的增加，反萃效果 TOPO 时，萃取率可达 94.2%，但是该萃取体系的
逐渐增强，当盐酸质量分数超过 5%时，Nd(Ⅲ)基本
萃取机理为离子交换机制，会造成离子液体损失，
完全可以从萃取体系中剥离。为了验证反萃效果，
且难以回收。
对反萃之后的萃取体系再一次进行萃取实验，实验
（2）考察了功能化离子液体[A336][DEHP]、
过后再次使用盐酸进行反萃，通过多次萃取、反萃、 [A336][Cl]+TOPO、[A336][DEHP]+TOPO 3 种萃取体系
再萃取实验对萃取体系循环利用次数进行考察，如
对 Nd(Ⅲ)的萃取效果，结果表明，萃取能力依次为：
图 16 所示。由图 16 可知，各萃取体系在循环萃取 [A336][DEHP]+TOPO>[A336][DEHP]>[A336][Cl]+
5 次时，萃取率仍然保持在较高水平，循环利用效 TOPO。增大盐析剂 NaCl 浓度及 pH、降低温度，有利
果良好。 于萃取率的提高；当 NaCl 浓度为 0.5 mol/L、pH 为 5.0、
2.7 [A336][DEHP]+TOPO 对不同金属元素萃取效 温度为 25 ℃时，各萃取体系萃取率分别可达 85.6%、
果探究 78.6%、96.5%。ΔH<0，萃取过程为放热反应，室温下
图 17 为不同种类金属元素在[A336][DEHP] 即可达到良好的萃取效果，有大规模推广使用的潜能。
+TOPO 体系下的萃取效果。 （3）使用 FTIR 谱图、斜率法对萃取机理进行

探究，结果表明，萃取机理为典型的离子缔合机理，
在萃取过程中阴阳离子不会进入水相及环境中，是
一种环境友好型的萃取机制；使用盐酸作为反萃剂，
当盐酸质量分数达到 5%时，Nd(Ⅲ)可以完全从有机
相中剥离，萃取体系经反萃后可以循环使用，当循
环次数达到 5 次时，萃取体系仍然可以保持较高的
萃取率。
（4）使用最佳萃取体系[A336][DEHP]+TOPO
对不同金属元素进行探究，结果表明，该萃取体系

温度 25 ℃，A∶O=1∶1，pH=5.0，[A336][DEHP]、TOPO 浓度 对镧系元素有着更好的萃取效果。
为 0.1 mol/L，c(NaCl)=0.5 mol/L，La(Ⅲ)、Ce(Ⅲ)、Pr(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、
Cu(Ⅱ)浓度均为 0.001 mol/L 参考文献：
图 17 不同金属离子在[A336][DEHP]+TOPO 萃取体系 [1] LI F Q (李芳琴), DAI T (代涛), WANG G S (王高尚). A review on
下的萃取率 recycling and reuse of rare earth metals[J]. Conservation and Utilization
Fig. 17 Extraction efficiency of different metal ions in of Mineral Resources (矿产保护与利用), 2019, 39(5): 84-89.
[A336][DEHP]+TOPO extraction system [2] JI G Y (季根源), ZHANG H P (张洪平), LI Q L (李秋玲), et al.
Current status of rare earth resources in china and strategies for its
由图 17 可知，在该萃取体系下，镧系轻稀土元 sustainable development[J]. China Mining Magazine (中国矿业),
2018, 27(8): 9-16.
素有着较好的萃取效果，萃取率分别为 La(Ⅲ) （下转第 1500 页）