一种分离提纯重稀土的萃取方法技术

一种分离提纯重稀土的萃取方法，所述方法以包含萃取剂和稀释剂的有机相对硫酸稀土溶液进行萃取；所述萃取剂为醚酰胺功能性离子液体。所述方法采用水作为反萃液，对萃取至正庚烷中的稀土元素进行反萃取，得到含稀土的反萃取液，实现稀土元素的提取分离。本发明专利技术由于醚酰胺功能性离子液体结构中的醚氧键提高了其在稀释剂中的溶解性和对稀土离子的亲和性，使其对稀土元素之间的分离能力得到了显著提升，特别是在萃取过程中优先萃取重稀土元素，不需要除铁、铝的前处理，并且在后续反萃取过程中，通常只用水即可实现重稀土反萃，减少了酸碱消耗。本发明专利技术在萃取过程中界面现象良好，无需将萃取剂皂化，无需加入盐析剂即可达到萃取分离效果。

An extraction method for separation and purification of heavy rare earths

An extraction method for the separation and purification of heavy rare earth is described in this paper. The extraction method is based on an organic relative sulfuric acid rare earth solution containing extractant and diluent, and the extractant is an ether amide functional ionic liquid. The method uses water as stripping solution, reverse extraction of rare earth elements extraction positive heptane, obtained anti extraction liquid containing rare earth, extraction and separation of rare earth elements. Since the invention of ether oxygen bond ether amide functional ionic liquid in the structure to improve its solubility in the diluent and the rare earth ion affinity, the separation ability of rare earth elements between a significant increase, especially the heavy rare earth element priority extraction in the extraction process, does not need to remove before treatment iron, aluminum, and in the process of subsequent reverse extraction, usually only water can realize the heavy rare earth stripping, acid and alkali consumption reduction. In the extraction process, the interface phenomenon is good, and the extraction agent is not needed to saponification, and the extraction separation effect can be achieved without adding salting out agent.

【技术实现步骤摘要】
一种分离提纯重稀土的萃取方法
本专利技术涉及一种分离提纯重稀土的萃取方法，属稀土萃取

技术介绍
稀土具有优异的光、电、磁等特性，广泛应用于国防军工和高科技新材料领域，有“工业维生素”的美誉。其中，南方离子吸附型稀土矿的中重稀土(钐～镥及钇)配分高达30％～80％，这些高价值的中重稀土与光电、信息、能源、冶金等若干高
与行业联系紧密，产品具有较高的附加值，在高新技术和国防军工等领域的不可替代的重要应用是真正制约国外相关领域的发展，是具有绝对竞争优势的战略资源。目前，单一稀土分离主要采用的是P507(2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯)为萃取剂的萃取分离方法。但是P507萃取体系分离重稀土仍存在反萃酸度高，且反萃不完全，酸碱消耗大的问题，影响重稀土的分离及高纯化。另外，随着国家环保要求的逐步提高，现有P507萃取体系存在的酸碱消耗大、氨氮污染等问题日益突出，从源头预防的角度，发展酸碱消耗低、选择性高的新型萃取剂及萃取体系对稀土高效清洁分离新工艺的开发至关重要。近年来，功能性离子液体作为绿色化学的研究热点在稀土分离领域得到了较广泛的关注，现有技术公开了多种功能性离子液体作为萃取剂分离稀土的方法，公开号CN101723975公开了《一种季铵类双功能化离子液体的制备方法》该方法采用季铵碱和有机膦(羧)酸萃取剂之间的中和反应消除萃取剂上的氢离子，实现了非皂化萃取，该方法所制备的酸碱耦合型双功能化离子液体萃取剂(代号为ABC-BIL)可有效避免膦(羧)酸萃取剂应用所产生皂化废水对环境造成的污染；公开号CN102618736公开了一种《稀土元素的萃取分离方法》，采用上述离子液体对稀土元素进行萃取分离的方法；但是，现有技术中一般采用的功能性离子液体在硫酸介质中对萃取和分离三价稀土元素的能力比较弱，特别是对铁、铝、锌等二价金属的除杂率低，导致难以获得高纯重稀土产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对现有技术的不足，本专利技术提供一种分离提纯重稀土的萃取方法，采用的醚酰胺功能性离子液体无需皂化，在硫酸介质中对稀土元素萃取能力强、易反萃。实现本专利技术的技术方案是，一种分离提纯重稀土的萃取方法，所述方法以包含萃取剂和稀释剂的有机相对硫酸稀土溶液进行萃取；所述萃取剂为醚酰胺功能性离子液体；所述方法采用水作为反萃液，对萃取至正庚烷中的稀土元素进行反萃取，得到含稀土的反萃取液，实现稀土元素的提取分离。所述醚酰胺功能性离子液体具有以下结构通式：其中，R1和R2为各自独立的直链或支链烷基，至少一个是具有至少4个碳原子的烷基基团，R3是碳原子数为2～8的直链烷基，X为氯负离子、溴负离子、六氟磷酸根、双(三氟烷基磺酰基)胺基负离子中的一种。所述醚酰胺功能性离子液体的制备方法步骤为：(1)将摩尔比为1.1:1的二甘醇酸酐和二烷基胺在四氢呋喃中反应生成相应的二烷基二甘醇酰胺酸；(2)将二烷基二甘醇酰胺酸与1-(3-氨基丙基)咪唑、二环己基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑在有机试剂中进行酰胺反应，通过过滤、洗涤、硅胶柱层析分离步骤得到醚酰胺功能化咪唑；(3)将醚酰胺功能化咪唑与卤化物反应生成阴离子为卤素离子的醚酰胺功能性离子液体；(4)将阴离子为卤素的醚酰胺功能性离子液体与无机盐在有机试剂的存在下进行阴离子交换反应，再通过过滤、洗涤、减压蒸馏步骤除去无机盐和有机试剂得到相应的醚酰胺功能性离子液体。所述二烷基二甘醇酰胺酸与1-(3-氨基丙基)咪唑、二环己基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑反应的摩尔比为1.2:1:1.2:1.2，反应以三氯甲烷为溶剂，反应在惰性气体保护下进行；所述醚酰胺功能化咪唑与卤代烷反应摩尔比为1:1.2，反应以乙腈为溶剂，反应在惰性气体保护下进行；所述阴离子为卤素的醚酰胺功能性离子液体与无机盐反应的摩尔比为1:2.5，反应以乙腈为溶剂。所述醚酰胺功能性离子液体的正庚烷溶液的浓度为0.01～0.1mol/L。所述硫酸稀土溶液的浓度为0.2～3mmol/L。所述稀土包括Eu3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+、Y3+的一种或几种。本专利技术的有益效果是，在本专利技术中，由于醚酰胺功能性离子液体结构中的醚氧键提高了其在稀释剂中的溶解性和对稀土离子的亲和性，使其对稀土元素之间的分离能力得到了显著提升，特别是在萃取过程中优先萃取重稀土元素，不需要除铁、铝的前处理，并且在后续反萃取过程中，通常只用水即可实现重稀土反萃，减少了酸碱消耗。此外，本专利技术方法在萃取过程中界面现象良好，无需将萃取剂皂化，无需加入盐析剂即可达到萃取分离效果。附图说明图1为本专利技术醚酰胺功能性离子液体的结构式图；图2为[DGA][PF6]作为萃取剂时溶液平衡pH值与稀土离子萃取分配比的点状图；图3为[D2EHGA][PF6]作为萃取剂时溶液平衡pH值与稀土离子萃取分配比的点状图。具体实施方式实施例1称取100g二甘醇酸酐溶于1000mL四氢呋喃中，加入189g二正辛胺，在氩气保护下常温反应48h，将所得溶液经旋蒸后溶于400mL三氯甲烷中，用稀盐酸溶液洗涤后经蒸馏、真空干燥，得到二辛基二甘醇酰胺酸；将90g二辛基二甘醇酰胺酸、37.2g氨丙基咪唑、61.2g二环己基碳二亚胺、40.2g1-羟基苯并三唑溶于1000mL三氯甲烷中，在氩气保护下常温反应12h，将溶液减压抽滤、蒸馏后溶于500mL乙酸乙酯中，用碳酸钠溶液洗涤除去残留的1-羟基苯并三唑，真空条件下旋出乙酸乙酯，采用硅胶柱层析法，用三氯甲烷和甲醇作为流动相，得到2-[2-(氨丙基咪唑-2氧代)]-N,N-二辛基乙酰胺；称取102g2-[2-(氨丙基咪唑-2氧代)]-N,N-二辛基乙酰胺、37.14g溴丁烷溶于1000mL乙腈中，于80℃搅拌反应48h，用正己烷洗涤除去过量溴丁烷，旋蒸除去乙腈，得到醚酰胺功能化的咪唑溴盐；将71g醚酰胺功能化的咪唑溴盐溶于600mL乙腈中，与85.2g双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液混合，在常温下反应24h，用水洗涤除去残留的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，真空条件下旋蒸出乙腈及水，得到双三氟甲烷磺酰亚胺根为阴离子的醚酰胺功能性离子液体，标记为[DGA-TSIL][Tf2N]。实施例2称取100g二甘醇酸酐溶于1000mL四氢呋喃中，加入189g二(2-乙基己基)胺，在氩气保护下常温反应48h，将所得溶液经旋蒸后溶于400mL三氯甲烷中，用稀盐酸溶液洗涤后经蒸馏、真空干燥，得到二(2-乙基己基)二甘醇酰胺酸；将90g二(2-乙基己基)二甘醇酰胺酸、37.2g氨丙基咪唑、61.2g二环己基碳二亚胺、40.2g1-羟基苯并三唑溶于1000mL三氯甲烷中，在氩气保护下常温反应12h，将溶液减压抽滤、蒸馏后溶于500mL乙酸乙酯中，用碳酸钠溶液洗涤除去残留的1-羟基苯并三唑，真空条件下旋出乙酸乙酯，采用硅胶柱层析法，用三氯甲烷和甲醇作为流动相，得到2-[2-(氨丙基咪唑-2氧代)]-N,N-二(2-乙基己基)乙酰胺；称取102g2-[2-(氨丙基咪唑-2氧代)]-N,N-二(2-乙基己基)乙酰胺、37.14g溴丁烷溶于1000mL乙腈中，于80℃搅拌反应48h，用正己烷洗涤除去过量溴丁烷，旋蒸除去乙腈，得到醚酰胺功能化的咪唑溴盐；将71g醚酰胺功能化的咪唑溴盐溶于6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离提纯重稀土的萃取方法，其特征在于，所述方法以包含萃取剂和稀释剂的有机相对硫酸稀土溶液进行萃取；所述萃取剂为醚酰胺功能性离子液体；所述方法采用水作为反萃液，对萃取至正庚烷中的稀土元素进行反萃取，得到含稀土的反萃取液，实现稀土元素的提取分离。

【技术特征摘要】
1.一种分离提纯重稀土的萃取方法，其特征在于，所述方法以包含萃取剂和稀释剂的有机相对硫酸稀土溶液进行萃取；所述萃取剂为醚酰胺功能性离子液体；所述方法采用水作为反萃液，对萃取至正庚烷中的稀土元素进行反萃取，得到含稀土的反萃取液，实现稀土元素的提取分离。2.根据权利要求1所述的一种分离提纯重稀土的萃取方法，其特征在于，所述醚酰胺功能性离子液体具有以下结构通式：其中，R1和R2为各自独立的直链或支链烷基，至少一个是具有至少4个碳原子的烷基基团，R3是碳原子数为2～8的直链烷基，X为氯负离子、溴负离子、六氟磷酸根、双(三氟烷基磺酰基)胺基负离子中的一种。3.根据权利要求2所述的一种分离提纯重稀土的萃取方法，其特征在于，所述醚酰胺功能性离子液体的制备方法步骤为：(1)将摩尔比为1.1:1的二甘醇酸酐和二烷基胺在四氢呋喃中反应生成相应的二烷基二甘醇酰胺酸；(2)将二烷基二甘醇酰胺酸与1-(3-氨基丙基)咪唑、二环己基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑在有机试剂中进行酰胺反应，通过过滤、洗涤、硅胶柱层析分离步骤得到醚酰胺功能化咪唑；(3)将醚酰胺功能化咪唑与卤化物反应生成阴离子为卤素离子的醚酰胺功能性离子液体；(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔红敏，冯雪娇，李玲，柳跃伟，石劲松，
申请(专利权)人：江西省科学院应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36