一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法技术

本发明专利技术属于稀土分离技术领域，具体涉及一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法。所述方法包括如下步骤：1)以水作为反萃剂，对负载有机相进行反萃取，将负载有机相中的稀土反萃至水相；2)将步骤1)中反萃后得到的有机相与碱性沉淀剂溶液混合，得到稀土沉淀，再将有机相和水相进行分离；3)将步骤2)中得到的有机相中的稀土沉淀除去；4)将步骤3)中得到的有机相用微孔滤膜进行过滤，得到过滤后有机相。所述反萃和再生方法，反萃过程不使用酸，仅消耗少量碱或盐即实现离子液体的反萃和再生，同时使用氢氧化钠进行再生时可得到形貌均匀的纳米稀土氧化物。

A stripping and regeneration method of ionic liquids for extraction and separation of rare earth

The invention belongs to the technical field of rare earth separation, in particular to a stripping and regeneration method of ionic liquids for extracting and separating rare earth. The method comprises the following steps: 1) using water as a stripping agent to strip the rare earth in the loaded organic phase to the aqueous phase; 2) mixing the organic phase obtained after stripping in step 1 with the alkaline precipitator solution to obtain rare earth precipitation, and then separating the organic phase from the aqueous phase; 3) removing the rare earth precipitation in the organic phase obtained in step 2; 4) removing the rare earth precipitation from the organic phase; Suddenly 3) The organic phase was filtered by microporous membrane, and the filtered organic phase was obtained. The stripping and regeneration method realizes the stripping and regeneration of ionic liquids without using acid and consuming only a small amount of alkali or salt. At the same time, nanometer rare earth oxides with uniform morphology can be obtained when sodium hydroxide is used for regeneration.

【技术实现步骤摘要】
一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法
本专利技术属于稀土分离
，具体涉及一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法。
技术介绍
离子液体是由特定阳离子和阴离子组合而成的在室温或接近室温条件下呈液态的一类化合物。因其具有挥发性低、电化学窗口宽、导电性强、离子迁移率高、易回收以及结构特性可调等物理化学特性，越来越广泛地被用于有机合成、分析化学、电化学、溶剂萃取、反应催化等过程的研究中。离子液体作为萃取剂在萃取分离稀土离子过程中表现出具有萃取效率高、酸碱消耗少、有机相不挥发和无需重复皂化等特点，是一项极具潜力的分离技术。虽然离子液体对稀土元素具有较高的萃取分离能力，并且在萃取后无需重复皂化便可再次进行稀土的萃取分离，但是大部分负载后的离子液体仍然需要使用无机酸进行反萃。中国专利CN201510777786.2公开了一种钇的萃取分离方法，该方法在低酸度条件下萃取，采用水进行洗涤和反萃，但是使用水反萃容易存在反萃不完全的问题。离子液体作为稀土分离的萃取剂，可行的反萃和再生方法是其大规模应用的关键，仍需要进一步的改进和完善。
技术实现思路
为了改进上述问题，本专利技术的目的在于提供一种绿色可行的萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生法，使离子液体在萃取分离稀土的过程中可循环使用，并且在其反萃再生过程中不引入酸。反萃效果好，反萃后不影响离子液体的循环萃取性能。将再生方法中得到的稀土沉淀收集后经煅烧可得到纳米级的稀土氧化物。该制备方法是一种获得纳米级稀土氧化物的新途径。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)以水作为反萃剂，对负载有机相进行反萃取，将负载有机相中的稀土反萃至水相；2)将步骤1)中反萃后得到的有机相与碱性沉淀剂溶液混合，得到稀土沉淀，再将有机相和水相进行分离；3)将步骤2)中得到的有机相中的稀土沉淀除去；4)将步骤3)中得到的有机相用微孔滤膜进行过滤，得到过滤后有机相。根据本专利技术，步骤1)中，优选地，所述负载有机相为含有稀土元素的有机相，其是使用有机相对稀土进行萃取分离后得到的负载有机相。优选地，所述负载有机相中稀土负载量为0～0.5mol/L，进一步优选为0.02～0.05mol/L。优选地，所述负载有机相中有机相包括如下式(I)所示的离子液体化合物中的一种或多种，以及稀释剂：其中，X为P或N；R1、R2、R3、R4可以相同或不同，彼此独立地选自取代或未取代的支链或直链烷基、取代或未取代的芳基；所述取代基为支链或直链烷基、支链或直链烷氧基或卤素；进一步地，式(I)中，R1、R2、R3和R4中的支链或直链烷基优选为C1-C20的支链或直链烷基，更优选为甲基、乙基、正丁基、正己基、正辛基、正癸基或十四烷基；R1、R2、R3和R4中的芳基优选为苯基；进一步地，式(I)中，R1、R2、R3和R4中的两个或三个或四个基团相同；例如R1、R2、R3和R4中的三个为正己基，另一个为正十四烷基；或者R1、R2、R3和R4中的三个为正辛基，另一个为甲基；或者R1、R2、R3和R4都为正丁基；例如式(I)所示的离子液体化合物为仲辛基苯氧乙酸三辛基甲基胺。根据本专利技术，所述稀释剂选自烷烃或芳烃中的一种或多种；优选地，烷烃选自庚烷、辛烷、十六烷、煤油中的一种或多种，芳烃选自苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种，作为示例性的实例，所述稀释剂为煤油。优选地，所述对负载有机相进行反萃取为将负载有机相引入到10级逆流混合澄清萃取槽中，用水作反萃剂进行萃取。优选地，所述水与有机相的体积比为1:(0.1～10)，进一步优选为1:3。优选地，在对负载有机相进行反萃过程中将负载有机相中40％～100％的稀土反萃至水相。根据本专利技术，步骤2)中，优选地，所述碱性沉淀剂溶液为氢氧化钠溶液或草酸钠溶液。根据本专利技术，优选地，所述氢氧化钠溶液、草酸钠溶液的浓度分别为0.1-5mol/L、0.02-0.25mol/L，例如氢氧化钠溶液的浓度为0.4mol/L，草酸钠溶液的浓度为0.2mol/L。优选地，所述有机相与氢氧化钠溶液或草酸钠溶液的体积比为(1～5):1，进一步优选为1:1。根据本专利技术，步骤3)中，优选地，除去有机相中的稀土沉淀除可采用离心的方法。优选地，离心所采用的离心机的转速为500～5000r/min，进一步优选为4000r/min。根据本专利技术，步骤4)中，优选地，所述微孔滤膜的孔径为0.22～5μm，进一步优选为0.22μm。根据本专利技术，所述步骤4)中得到的有机溶剂可以直接用于稀土萃取分离中。优选地，当使用草酸钠溶液作为沉淀剂时，对步骤4)中得到的有机溶剂使用水洗涤；优选地，洗涤可以进行2次以上，例如进行3次洗涤。本专利技术再生方法得到的有机相可以重复用于萃取，所述重复次数至少为15次。本专利技术还提供一种制备稀土氧化物的方法，包括如下步骤：将如上所述步骤3)和/或步骤4)中分离得到的稀土沉淀进行收集，煅烧得到稀土氧化物。根据本专利技术，优选地，所述煅烧的温度为500～1200℃，进一步优选地，为600～1100℃，更进一步优选地，煅烧温度为700～1000℃，例如为900℃。优选地，所述煅烧升温速率为5-20℃/s，进一步优选为10℃/s。优选地，所述煅烧的时间为0.5～8h，进一步优选为1～6h，更进一步优选为1～4h，例如为4h。优选地，所述煅烧得到的稀土氧化物为纳米粒子。本专利技术还提供如上所述制备方法煅烧得到的稀土氧化物。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术所述的离子液体的反萃和再生方法整个过程未引入酸，避免了由酸引起的离子液体质子化，进而导致萃取剂失效的问题。(2)本专利技术使用水逆流反萃负载离子液体中的稀土，控制有机相与水的用量保证反萃效率与反萃的连续进行，使用碱性沉淀剂(例如氢氧化钠或草酸钠溶液)将反萃后有机相中的稀土沉淀下来。同时，碱的加入还对萃取剂有再生作用，可以恢复吸收酸(来自料液)而失效的那部分萃取剂。之后使用离心和过滤的方式将有机相中稀土去除至ppm级，实现了反萃过程不使用酸，仅消耗少量碱即实现反萃。该专利技术易于实现工业化，设备简单，绿色环保。(3)本专利技术将回收得到稀土沉淀进行煅烧可得到纳米级的稀土氧化物，是一种获得纳米稀土氧化物的新途径。在将负载有机相再生的同时，也回收得到了稀土。附图说明图1为实施例1使用NaOH溶液对离子液体进行反萃-再生-制备纳米稀土氧化物的流程图。图2为实施例2使用Na2C2O4溶液对离子液体进行反萃-再生-制备纳米稀土氧化物的流程图。图3为实施例1得到的纳米稀土氧化物的电镜图。具体实施方式下文将结合具体实施例对本专利技术方法做更进一步的详细说明。下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。除非另有说明，实施例中使用的原料和试剂均为市售商品。如前所述，本专利技术提供一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，将该反萃和再生的新方法应用于[N1888][CA12](仲辛基苯氧乙酸三辛基甲基胺)-煤油萃取体系负载有机相的反萃和再生。自洗涤段流出的负载有机相需经过反萃将有机相中稀土离子全部除去方可重新投入到萃取槽中，为减小环境污染，降低生产成本，采用水10级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)以水作为反萃剂，对负载有机相进行反萃取，将负载有机相中的稀土反萃至水相；2)将步骤1)中反萃后得到的有机相与碱性沉淀剂溶液混合，得到稀土沉淀，再将有机相和水相进行分离；3)将步骤2)中得到的有机相中的稀土沉淀除去；4)将步骤3)中得到的有机相用微孔滤膜进行过滤，得到过滤后有机相。

【技术特征摘要】
1.一种萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)以水作为反萃剂，对负载有机相进行反萃取，将负载有机相中的稀土反萃至水相；2)将步骤1)中反萃后得到的有机相与碱性沉淀剂溶液混合，得到稀土沉淀，再将有机相和水相进行分离；3)将步骤2)中得到的有机相中的稀土沉淀除去；4)将步骤3)中得到的有机相用微孔滤膜进行过滤，得到过滤后有机相。2.如权利要求1所述萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，其特征在于，步骤1)中，所述负载有机相为含有稀土元素的有机相，其是使用有机相对稀土进行萃取分离后得到的负载有机相；优选地，所述负载有机相中稀土负载量为0～0.5mol/L，进一步优选为0.02～0.05mol/L。3.如权利要求1或2所述萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，其特征在于，步骤1)中，所述负载有机相中有机相包括如下式(I)所示的离子液体化合物中的一种或多种，以及稀释剂：其中，X为P或N；R1、R2、R3、R4可以相同或不同，彼此独立地选自取代或未取代的支链或直链烷基、取代或未取代的芳基；所述取代基为支链或直链烷基、支链或直链烷氧基或卤素；进一步地，式(I)中，R1、R2、R3和R4中的支链或直链烷基优选为C1-C20的支链或直链烷基，更优选为甲基、乙基、正丁基、正己基、正辛基、正癸基或十四烷基；R1、R2、R3和R4中的芳基优选为苯基；进一步地，式(I)中，R1、R2、R3和R4中的两个或三个或四个基团相同；例如R1、R2、R3和R4中的三个为正己基，另一个为正十四烷基；或者R1、R2、R3和R4中的三个为正辛基，另一个为甲基；或者R1、R2、R3和R4都为正丁基；例如式(I)所示的离子液体化合物为仲辛基苯氧乙酸三辛基甲基胺；优选地，所述稀释剂选自烷烃或芳烃中的一种或多种；还优选地，烷烃选自庚烷、辛烷、十六烷、煤油中的一种或多种，芳烃选自苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种，例如所述稀释剂为煤油。4.如权利要求1-3任一项所述萃取分离稀土用离子液体的反萃和再生方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓琦，黄超，黄彬，王艳良，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35