酸性磷类萃取剂对镨元素的萃取研究

雷罗娜

(湖南理工学院 化学化工学院，湖南 岳阳 414006)

酸性磷类萃取剂对镨元素的萃取研究

雷罗娜

(湖南理工学院 化学化工学院，湖南 岳阳 414006)

用P204、P507萃取轻稀土中镨元素的分离萃取性能进行研究，在不同的萃取相比、不同的原液pH值、不同萃取剂浓度、不同的萃取震荡时间、不同助萃剂体积分数等条件下设计了实验方案，通过反复的实验后对萃取条件进行优化，使得P204、P507对轻稀土中镨元素的分离萃取中发挥更好性能。

P507；P204；镨；萃取

我国是世界上稀土资源最多的国家，其储存量占世界的80%，虽然稀土元素的发现与开采较早，然而他们的充分和合理应用只是在近几十年才得到关注，分离稀土金属的技术越来越受到人们的重视[1]。

1 材料与方法

1.1 实验试剂

氧化镨， 2,4-二硝基酚， 氨水， 盐酸， 氯乙酸， 氢氧化钠， 偶氮胂Ⅲ， 三氯甲烷，, P204， P507均为分析纯。

1.2 实验仪器

可见分光光度计，pH计，恒温振荡器，电子分析天平，真空干燥箱。

1.3 镨浓度的测定

采用偶氮胂III光度法。移取一定量试液于25mLl容量瓶中，加入1滴2，4-二硝基酚指示剂，然后用(1:1)氨水调至黄色，再用3mol/L盐酸滴至黄色褪去，过量1滴，用吸量管加入2mL pH值=2.8氯乙酸-氢氧化钠缓冲液，2mL 0.1%偶氮胂III溶液作为显色剂，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀定容，放置5min后，于723型分光光度计660nm波长下，1cm比色皿，以试剂空白为参比，测定吸光度，计算萃取率。

2 结果分析

2.1 镨标准曲线的测定

按照镨浓度的测定方法，配制含0，10，20，30，40，50μg镨的标准溶液，在723型可见分光光度计上以试剂空白为参比测定吸光度，绘制标准曲线图(图1)。

图1 镨的标准曲线

2.2 P204、P507萃取金属镨的条件分析

2.2.1 萃取时间对镨萃取率的影响

分别配制镨标准溶液浓度各为100μg/mL，pH值为3的萃原液。移取5mL萃原液与等体积萃取剂于125mL锥形瓶中，再振荡萃取不同时间，然后置于分液漏斗中静置分层，取下层液体，显色反应后测定吸光度，结果如图2所示。

图2 萃取时间对萃取率的影响

由图2可以看出，P204、P507萃取镨需要的振荡时间短，不同的振荡时间对萃取率的影响较大。振荡0-3min时，萃取率呈增长趋势；在振荡时间超过3min，萃取率逐渐呈下降趋势。为了取得最佳萃取效果，选择的振荡时间为3min，此时的镨萃取率可达到99%以上。

2.2.2 萃原液pH对镨萃取率的影响

分别配制镨标准溶液浓度各为100μg/mL不同pH值的为萃原液。移取5mL萃原液与等体积萃取剂于125mL锥形瓶中，振荡萃取3min，静置分层，取下层液显色反应后测定吸光度。考察不同pH值对镨萃取率的影响，结果如图3所示。

图3 pH值对萃取率的影响

结果表明，当pH值为3时的镨标准溶液萃取率到达99%以上，表明了P204、P507在含有酸的溶液中萃取镨的能力很强。但在强酸条件下萃取液的萃取率比较低，不适宜镨的萃取。pH值为1-3时，萃取率一直呈升高的趋势，而萃原液接近于中性时萃取率有降低的趋势。

2.2.3 萃取剂浓度(体积分数)对镨萃取率的影响

逐次移取5mL不同体积分数的萃取剂-TBP-煤油萃取剂和镨质量分数为100μg/mL的1mol/L HNO3溶液5mL于125mL分液漏斗中，振荡5min。静置分层后移取萃余水相，测定镨浓度，计算萃取率。结果如图4所示。

图4 萃取剂体积分数对萃取率的影响

从图4可见，不同浓度的P204、P507萃取剂对1mol/L硝酸介质中的镨的萃取率达95%以上。萃取剂体积分数较低时，镨萃取率随萃取剂体积分数的增高而缓慢增高；但萃取剂体积分数高于5%时镨萃取率随着浓度增高反而降低。因此P204、P507萃取剂最佳体积分数应选择5%左右。

2.2.4 不同萃取相比对镨萃取率的影响

维持萃取时间为3min，有机相萃取剂体积分数为5%，pH值为3时，改变相比，相比对萃取率的影响。如图5所示。

图5 萃取相比对萃取率的影响

由图5结果可见不同相比对萃取率的影响较大。随着V有：V水减小P204、P507萃取剂的萃取率逐渐降低，在相比V有：V水=1：1时萃取率是最高的，所以萃取相比选用V有：V水=1：1。

2.2.5 有机相TBP体积分数对镨萃取率的影响

维持萃取时间为3min，有机相含量、pH值、相比不变时，改变TBP的含量，考察TBP体积分数变化对萃取率的影响。如图6所示。

图6结果表明，不同组成的TBP有机相对镨萃取率有一定的影响，镨的萃取率随TBP加入量的增加而减少。可见萃取体系中加入TBP未发生协同萃取效应，不是正协同萃取体系。TBP的加入是为了增加P204、P507在煤油中的溶解度。由图6结果可知，TBP体积分数为2.7%可达到最佳效果。

图6 TPB体积分数对萃取率的影响

3 结论

(1)用P204、P507作为萃取剂萃取镨元素的最佳条件是，萃取相比为1:1、萃原液pH值为3、萃取剂浓度(体积分数)为5%、振荡时间为3min、有机相TBP体积分数为2.7%时将会得到最高的萃取率。

(2)利用P204、P507在高酸度下形成中性络合物萃取金属离子的特性，可从含硝酸的酸性溶液中萃取镨。可代替胺类萃取剂，解决了镨萃取率低的问题。

(3)P204、P507对金属镨具有较强的萃取能力，最高的萃取率达到99%以上。用P204、P507作萃取剂，易于操作，及易分层，萃取所需要的时间也比较短。

[1] 黄桂文. 我国稀土萃取分离技术的现状及发展趋势[J].江西冶金, 2003, 23(6):62-68.

[2] 常宏涛，吴文远，涂赣峰，等.P204-HCl-H3cit体系萃取分离轻稀土的研究[J].稀土,2008,29(3):18-21.

[3] 李建宁，黄小卫，朱兆武，等. P204-P507-H2SO4体系萃取稀土元素的研究[J].中国稀土学报,2007,25(1):55-58.

[4] 黄小卫，李建宁，张永奇，等.P204-P507在酸性硫酸盐溶液中对Nd3+和Sm3+的协同萃取[J].中国有色金属学报,2008,18(2):366-371.

[5] 徐光宪,高 松.稀土萃取分离工艺研究新进展[J].中国稀土学报, 1993(3):193-198.

[6] 张 灿.盐酸介质下酸性磷(膦)类萃取剂对稀土元素的协同萃取机理研究[D].北京:北京有色金属研究总院,2014.

[7] 杨幼明，邓声华，蓝桥发，等.P507-N235体系稀土萃取分离性能研究[J].有色金属科学与工程,2013,4(3):83-86.

[8] 胡建康.稀土萃取分离酸性萃取剂皂化有机相的制作方法[J].中国有色冶金,2012(3):85-85.

(本文文献格式：雷罗娜.酸性磷类萃取剂对镨元素的萃取研究[J].山东化工，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

国家自然科学基金基金资助(21471053)

雷罗娜(1992—)，女，湖南岳阳人，硕士研究生。

TF845

A

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