Cyanex302及CA-12萃取稀土动力学的研究

随着萃取技术的不断发展，人们日益要求更加深入的了解萃取过程的机制及其动力学特性。以便有效地控制和强化萃取过程，提高萃取效率，或者利用萃取动力学的差异来实现某些分离嘴过程。尽管许多萃取过程进行得很快，但是人们也发现不少的金属鳌合物萃取体系，其萃取过程相当缓慢。因而这类体系的萃取机制和萃取动力学问题已日益引人注目。除此而外，在设计，放大或改进萃取设备时，研究和掌握有关萃取过程的动力学规律也有十分重要意义。在本文中主要对稀土萃取动力学进行了研究，得到主要结果如下：1．研究了硫代有机磷酸Cyan.ex302萃取饵的动力学。通过测定各种萃取条件对萃取速率的影响，获得了萃取速率方程，并讨论了萃取的控制过程。实验发现萃取剂中的杂质对萃取具有较大的加速作用，这对工业生产具有一定的实际意义。2.用两相滴定法测定了两种新合成的J梭酸萃取剂CA-12和CA-100的某些重要的物理常数。这将有助于深入研究它们的萃取性质及机理。3．用层流恒界面池研究了CA-12萃取La, Gd,Er, Yb和Y的动力学。考察了各种因素对萃取速率的影响，获得了它们的萃取速率方程，实验发现了它们的萃取控速步骤并推测了其萃取机理。4．研究了HEHEHP对CA-12萃取Yb和Y的动力学的影响。实验发现在CA一12中加入少量的HEHEHP后，萃取活化能显著降低，萃取速率明显加快。由于加入HEHEHP后，萃取Yb的活化能的降低要比萃取Y的活化能降低的程度大'，所以使Yb和Y的萃取分离因素加大。5．用两相滴定法研究了HEHEHP萃取铭的机理，CA-12萃取稀土及其相关离子的机理。并计算了它们相应的平衡常数。

Solvent extraction study of rare earth elements from chloride medium by mixtures of sec-nonylphenoxy acetic acid with Cyanex301 or Cyanex302

The extraction of rare earth elements from chloride medium by mixtures of sec-nonylphenoxy acetic acid (CA100) with bis(2,4,4-trimethylpentyl) dithiophosphinic acid (Cyanex301) or bis(2,4,4-trimethylpentyl) monothiophosphinic acid (Cyanex302) in n-heptane has been studied. The synergistic enhancement of the extraction of lanthanum (III) by mixtures of CA100 with Cyanex301 has been investigated using the methods of slope analysis and constant mole. The extracted complex of lanthanum (III) is determined. The logarithm of the equilibrium constant is calculated as - 1.41. The formation constants and the thermodynamic functions, Delta H, Delta G, and Delta S have also been determined.

Extraction and separation of cadmium(II), iron(III), zinc(II), and europium(III) by Cyanex302 solutions using hollow fiber membrane modules

The mass transfer behaviors of Cd(II), Fe(III), Zn(II), and Eu(III) in sulfuric acid solution using microporous hollow fiber membrane (HFM) containing bis(2,4,4-trimethylpentyl)monothiophosphinic acid (commercial name Cyanex302) were investigated in this paper. The experimental results showed that the values of the mass transfer coefficients (K-w) decreased with an increase of H+ concentration and increased with an increase of extractant Cyanex302 concentration. The mass transfer resistance of Eu3+ was the largest because K-w value of Eu3+ was the smallest. The order of mass transfer rate of metal ions at low pH was Cd > Zn > Fe > Eu. Mixtures of Zn2+ and Eu3+ or of Zn2+ and Cd2+ were well separated in a counter-current circulation experiment using two modules connected in series at different initial acidity and concentration ratio. These results indicate that a hollow fiber membrane extractor is capable of separating the mixture compounds by controlling the acidity of the aqueous solution and by exploiting different mass transfer kinetics. The interfacial activity of Cyanex302 in sulfuric acid solution was measured and interfacial parameters were obtained according to Gibbs adsorption equation.

Cyanex302在中空纤维膜器中萃取锌的传质动力学

研究了在中空纤维膜器中用未纯化的二 (2 ,4,4-三甲基戊基 )硫代膦酸 (Cyanex30 2 )萃取锌的传质动力学 .考察了料液酸度、萃取剂浓度、料液的流速、萃取剂的流速及金属离子浓度等因素对传质系数的影响 ,考察了氢离子浓度、金属离子浓度、萃取剂浓度与萃取速率的关系 ,获得了相应的反应级数 ,计算得到了速率常数值 ,动力学方程为 :R=7.2 2× 10 - 5 Vc0 .85 2[HL] c0 .5 2 4Zn2 + c- 0 .2 6 4H+ / S.

中空纤维膜器中Cyanex302萃取分离锌和铕

本文讨论了在中空纤维膜器中,在硫酸体系下,采用逆流循环萃取法,用二(2,4,4-三甲基戊基)硫代膦酸(Cyanex302)萃取分离锌和铕。考察了料液酸度、萃取剂浓度等因素对传质系数的影响,提出利用动力学竞争可以实现锌、铕混合组分的分离。采用膜器二级串联,当锌与铕的初始浓度比为1:22.55,经过100min后锌的萃取率达到94.92%,而铕的萃取率仅为8.59%。当采用膜器三级串联时,经过40min后,锌的萃取率达到99.9%以上,而铕的萃取率仅为6.53%。

有机磷（膦）酸双溶剂体系及离子液基体系对稀土萃取的研究

本文系统研究了由酸性磷（膦）类萃取剂所构成的双溶剂萃取体系对稀土的协同萃取效应；考察了添加剂对磷（膦）类萃取体系的分离能力，反萃性能，界面性质及动力学机理的影响；运用绿色溶剂---室温离子液体替代挥发性有机溶剂为稀释剂，研究了磷（膦）类萃取剂在离子液体中萃取稀土的性能，具体的研究内容如下： 1． 考察了HDEHP， HHEOIPP， Cyanex272， Cyanex302，Cyanex301分别与HEHEHP构成混合萃取体系在盐酸介质中对RE3+的萃取和分离性能，推导了协萃反应方程式，计算了相邻稀土元素间的分离系数，讨论了各混合体系对部分稀土相互分离的可能性，并从萃取剂结构方面对不同萃取体系萃取能力的差别给出了解释。 2． 用层流恒界面池法研究了添加剂isooctanol对HEHEHP萃取体系萃取Yb3+的传质动力学的影响，综合搅拌速率判别法，界面判别法，温度判别法，得出了萃取过程为伴随有界面化学反应的扩散传质。考察了水相酸度、有机相浓度等因素对反应速率的影响，提出了萃取速率方程及动力学传质机理，计算了扩散层厚度及扩散速率常数，建立了传质模型。 3． 考察了甲庚醇浓度、温度、离子强度等因素对HEHEHP-isooctanol体系界面活性的影响，并定性探讨了极性添加剂isooctanol对HEHEHP-Yb3+-HCl体系萃取动力学的影响。 4． 选择室温离子液体[C8mim][PF6] 作为溶剂，系统研究了磷(膦)类萃取剂HEHEHP对稀土的萃取能力，计算了HEHEHP- IL体系的分离系数，推测了萃取体系的反应机理，并与相同萃取条件下庚烷体系中HEHEHP对稀土的萃取性能进行了比较。

稀土与过渡金属的萃取机理及分离方法的研究

随着化学工业的发展，稀溶液或难分离体系中有价物质的提取、富集成为化工分离学科中的重要研究课题之一。随着人们环保意识的增强，寻找新型、高效、清洁的工艺流程成为分离科学的热门话题。众所周知，在稀土矿中常含有许多过渡金属杂质，如锌、镉、铁、钻、镍等等，因此研究稀土与过渡金属离子的高效分离成为必然，这也是我研究工作的出发点。本论文主要包括以下几个方面的内容：1.研究了中空纤维膜器中HEH/EHP (P507)在盐酸介质中萃取分离衫、锌及锅的传质动力学，比较了聚偏氟乙烯膜和聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯共聚物膜这两种膜材料的稳定性能，建立了界面反应动力学方程。考察了料液酸度、萃取剂浓度以及萃取剂不同氨化度对锌、福传质系数的影响。认为氨化p507不能提高锌、福的传质系数，却能提高稀土的传质系数，利用这一性质，就可能实现锌、镉与稀土离子的分离。这一研究为新型膜材料的应用提供了理论基石出。2．研究了中空纤维膜器中硫代有机磷酸萃取剂Cyanex302在硫酸介质中萃取分离锌、镉、铁、钻、镍和铺的传质动力学，探讨了各种因素对萃取速率的影响，获得了膜器中金属离子的传质模型及机理，同时采用膜器串联实现了锌、铺及锌、镉混合物的分离。3.研究了盐酸体系中伯胺1923与中性有机磷酸萃取剂Cyanex923和Cyanex925对ZnCl,和CdCl_2的协同萃取机理，用斜率法、等摩尔系列法确定了协萃配合物的组成并用皿谱加以证实。对于Zn的萃取，可能是由于空间位阻效应的影响，单一中性萃取剂对Zn2+的萃取有如下的关系：Cyanex923>Cyanex925，整个协萃反应的平衡常数是Cyanex923＞Cyanex925。然而，根据协萃系数R=D 最大/D_(中合)来判定协萃效应的大小，则有如下的关系：Cyanex923＜Cyanex925。这就说明了如果单一萃取剂的萃取越高，则协萃效应就越小。对于Cd的萃取，协同效应的大小为：Cyanex923＞Cyanex925。另外还求得了协萃反应平衡常数和协萃配合物生成反应平衡常数以及热力学函数值。且随温度增加，分配比减小，说明协萃体系为放热反应。对于同一协萃体系，不同金属离子的协萃效应的大小为Zn>Cd。这一研究为提高稀土与过渡金属离子的分离效率具有实际意义。4．研究了萃取剂的界面性质，考察了萃取剂伯胺N1923, Cyanex923、Cyanex925及Cyanex302单独存在以及混合存在时与不同水相（含金属离子的和不含金属离子的）的界面张力的变化情况，根据Gibbs等温吸附方程，得到了界面超量，求出萃取剂分子在界面上的表观横截面积A_i以及使界面达到饱和所需体相最低的萃取剂浓度（C_(min)）。结果表明伯胺盐的加入增加了Cyanex923呢Cyanex925的界面活性，提高了金属离子的分配效率。这对进一步研究其萃取动力学有指导意义。5.通过静态法研究了Cyanex302萃淋树脂在硫酸介质中吸萃Fe(III)、Zn(II)、Co(II)、Ni(II)的性能，考察了振荡时间、料液酸度、实验温度等条件对萃取性能的影响，结果发现CL－Cyanex302吸萃Fe(III)、Zn(II)、Co(u)、Ni(II)的能力有如下的顺序：Zn（II）>Fe（III）>>Co（II）>Ni（II）。Fe（III）、Co（II）、Ni（II)及Zn(II)的半萃pH值依次为1.6、3.8、5.9、1.3。这说明通过控制水相的酸度，就有可能实现这些金属离子间的分离，这对于分离具有实际的意义。

Cyanex 302萃取轻、中和重稀土热力学、动力学及其界面性质的研究

本文系统研究了酸性单硫代磷酸萃取剂Cyanex302萃取抗、忆、斓和礼的单一体系热力学，钦、钻和饵的协同萃取热力学，抗、忆、斓和礼的动力学机理及其各种因素影响下的界面活性，在以下四个方面得到了具有学术意义和应用前景的结果。1．推导了Cyanex302萃取Sc（111），Y（111），La（111）和Gd（111）的平衡方程式，比较了Cyanex302与纯化后Cyanex302对稀土的萃取性能和分离选择性。以斓为例，深入探讨了Cyanex302中不同组份在萃取过程中的地位和作用，明确了cyanex302与TOPO混合对稀土元素萃取具有明显的协同效应，推测了纯化cyanex302与TOPO混合萃取悯的热力学机理，计算了协萃系数，确定了萃合物组成。2．探讨了Cyanex302与不同类型（酸性，中性和胺类）萃取剂混合对钦、钻、饵的萃取性能。比较了Cyanex302与不同类型萃取剂等物质的量混合后，对三种稀土元素萃取能力的强弱顺序和分离选择性顺序。明确cyanex302与不同类型萃取剂混合可以构成协萃和反协萃体系，计算了协萃体系的协萃系数。以cyanex302与CA-100萃取YCl3为例，推导了协萃机理，确定了协萃配合物的组成。3．借助于不同的数据处理方法研究了cyanex302萃取杭、钻、斓和锐的动力学，考察了各种因素对萃取速率的影响，获得不同方法下的速率方程，得出不同的萃取机理。比较了Cyanex302正向萃取和反萃取YCl_3的动力学方程，得出一些具有指导意义的结论。Vll4．用不同的数学处理方法研究了Cyanex302在没有离子强度维持下各种稀释剂对界面活性的影响，比较了各种数据处理方法下结论的不同，分析了不同稀释剂对Cyanex302界面活性影响的原因。重点讨论了CyaneX302-庚烷-（H，Na）Cl体系中温度、水相酸度和离子强度对界面活性的影响，把界面吸附与萃取动力学相结合，探讨了二者之间的关系。

Solvent extraction of rare earths from chloride medium with mixtures of 1-phenyl-3-methyl-4-benzoyl-pyrazalone-5 and sec-octylphenoxyacetic acid

The extraction of rare earth elements from chloride medium by mixtures of sec-nonylphenoxy acetic acid (CA100) with bis(2,4,4-trimethylpentyl) dithiophosphinic acid (Cyanex301) or bis(2,4,4-trimethylpentyl) monothiophosphinic acid (Cyanex302) in n-heptane has been studied. The synergistic enhancement of the extraction of lanthanum (III) by mixtures of CA100 with Cyanex301 has been investigated using the methods of slope analysis and constant mole. The extracted complex of lanthanum (III) is determined. The logarithm of the equilibrium constant is calculated as - 1.41. The formation constants and the thermodynamic functions, Delta H, Delta G, and Delta S have also been determined.

Adsorption of heavy rare earth(III) with extraction resin containing bis(2,4,4-trimethylpentyl) monothiophosphinic acid

In the present paper, the adsorption of thulium(Ill) from chloride medium on an extraction resin containing bis(2,4,4-trimethylpentyl) monothiophosphinic acid (CL302, HL) has been studied. The results show that 1.5 h is enough for the adsorption equilibrium. The distribution coefficients are determined as a function of the acidity of the aqueous phase and the data are analyzed both graphically and numerically. The plots of log D versus pH give a straight line with a slope of about 3, indicating that 3 protons are released in the adsorption reaction of thulium(III). The content of Cyanex302 in the resin is determined to be 48.21%. The total amount of Tm3+ adsorbed up to resin saturation is determined to be 82.46 mg Tm3+/g resin. Therefore, the sorption reactions of Tm3+ from chloride medium with CL302 can be described as: Tm3+ + 3HL((r)) <----> TmL3(r) + 3H(+) The Freundlich's isothermal adsorption equation is also determined as: log Q = 0.73 log C + 3.05 The amounts (Q) of Tm3+ adsorbed with the resin have been studied at different temperatures (15-40degreesC) at fixed concentrations of Tm3+, amounts of extraction resin, ion strength and acidities in the aqueous phase.

二烷基单硫代膦酸萃淋树脂吸附重稀土(Ⅲ)的研究

本文研究了Cyanex302萃淋树脂从硝酸介质中吸附重稀土（Ⅲ），吸附能力为Lu＞Yb＞Tm＞Er＞Ho＞Dy＞Tb＞Gd。考察了平衡水相酸度、稀土浓度、温度等对吸附平衡的影响。计算了重稀土（Ⅲ）间的平均分离系数β~z+1_z＝3．55，表明分离稀土（Ⅲ）的选择性优于HDEHP、HEH／EHP萃淋树脂，有可能用于制备高纯单一重稀土。Cyanex302萃淋树脂饱和吸附稀土（Ⅲ）的红外光谱表明，P＝S键参与了配位。