离子液体在铈（IV）钍及稀土（III）萃取分离中的应用研究

本文对1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体（[C8mim]PF6）在包头稀土矿分离钍以及攀西矿分离铈工艺中的应用作了初步探索。论文首先研究了伯胺N1923溶于离子液体对硫酸体系钍的萃取分离行为，考察了酸度、盐析剂浓度、萃取剂浓度等对N1923/IL萃取钍的影响，并与庚烷体系的萃取规律作了对比。在此基础上对萃取机理进行了探讨，提出了不同于分子溶剂体系的萃取机理，认为N1923/IL在水相有硫酸钠作为盐析剂时对钍的萃取为“胶束增溶”萃取机理。此外，钍对稀土的分离考察结果认为，虽然N1923/IL对钍的萃取效率降低，但在一定条件下钍对稀土仍能保持较高的分离系数。由此本文对N1923/IL应用于钍的分离实践作了初步评估。 论文的另外一部分工作研究了纯[C8mim]PF6及其与2-乙基己基膦酸二（2-乙基己基）酯（DEHEHP）的混合体系对硝酸铈（IV）的萃取性能。研究发现纯[C8mim]PF6本身对硝酸铈（IV）有良好的萃取选择性，机理考察结果认为铈（IV）的萃取是由于Ce4+离子在富硝酸根溶液中形成络阴离子Ce(NO3)62-并与离子液体的阴离子PF6—发生交换的结果。一种新型含铈离子液体[C8mim]2Ce(NO3)6的合成进一步证实了这一机理。反萃考察发现被萃入离子液相的铈（IV）用水可完全反萃，且萃取和反萃过程中因离子交换机理导致的离子液体流失可以通过添加适量离子液体组分的方法予以抑制。此外，本文考察了DEHEHP溶于[C8mim]PF6对于含氟硝酸体系铈（IV）的萃取行为，发现在一定条件下DEHEHP对铈（IV）的萃取能获得与分子溶剂中等同的萃取机理。在此基础上，采用DEHEHP/IL从氟碳铈矿分解液中进行分离铈和氟的研究，获得纯度为99.9%以上的纳米CeF3产品。由此我们提出一个将离子液体应用于攀西氟碳铈矿铈钍稀土分离流程的模型，为离子液体在稀土清洁分离流程中实现溶剂绿色化的目标提供了一个范例。