一种有机型季铵盐的合成方法技术

本发明专利技术提供一种有机型季铵盐的合成方法，属于萃取剂合成技术领域。该方法首先将常规季铵盐与氢氧化钾溶液混合，在40～80℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，得到三辛基甲基氢氧化铵；将三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液混合，在30～60℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，得到有机型季铵盐粗产品；将有机型季铵盐粗产品用去离子水洗涤3～6次，得到含水有机型季铵盐；将含水有机型季铵盐在40～60℃条件下真空干燥，得到有机型季铵盐产品。本发明专利技术具有操作简单、反应时间短、产品易分离、产率高和可用于绿色环保萃取的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种有机型季铵盐的合成方法
本专利技术涉及萃取剂合成
，特别是指一种有机型季铵盐的合成方法。
技术介绍
季铵盐是湿法冶金中常用的萃取剂。常用的季铵盐主要为三辛基甲基氯化铵，其次为三辛基甲基硝酸铵和三辛基甲基溴化铵，其萃取机理均为阴离子交换机制。目前已合成的用于萃取的季铵盐均属于无机配体的季铵盐，当这些季铵盐用作萃取剂时，将产生大量含有Cl-、NO3-和Br-等难处理的萃取废液，导致废水处理成本高，污染环境。李梅(李梅，韩伟.三正辛基甲基氯化铵的合成.吉林化工学院学报，1994,11(4)：17-19)研究了三正辛基甲基氯化铵的合成，首先采用叔铵与碘甲烷溶于乙腈中，混合均匀，再加入苯，然后加入NaOH和NaCl水溶液洗涤，最后再用石油醚洗涤，减压蒸馏后获得三辛基甲基碘化铵，然后将其溶于无水乙醇中，加入过量氯化银，避光反应，减压抽干，获得三辛基甲基氯化铵，产率80％左右。尽管该工艺可获得纯度较高的三辛基甲基氯化铵，但产率低，过程复杂，且加入有毒有害的有机物乙腈和苯，易引起中毒，产生安全环保问题。当三正辛基甲基氯化铵用于萃取时，根据阴离子交换机制，萃取剂中的氯离子会进入萃余液中，产生大量难处理的含氯废水，污染环境。“一种三辛基甲基氯化铵的生产工艺”(CN101503362A)采用三辛基铵和氯甲烷在催化剂存在的条件下反应，直接生成三辛基甲基氯化铵，反应温度为75～95℃，反应压力小于0.2MPa，反应时间10～15h，反应结束后在84～95℃条件下保温2～3h。该工艺在高温高压下合成了三辛基甲基氯化铵，纯度较高，但高温高压对设备要求高，反应时间长，生成成本高。当三辛基甲基氯化铵用于萃取时，根据阴离子交换机制，萃取剂中的氯离子会进入萃余液中，产生大量难处理的含氯废水，污染环境。综上所述，现有合成季铵盐的工艺复杂，流程繁琐，反应时间长，产品分离困难，产率低，通常需在高温高压条件下进行。此外，现有季铵盐均为含无机官能团的季铵盐。当这些季铵盐用作萃取剂时，易产生难处理、有污染的废水。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种有机型季铵盐的合成方法，该方法操作简单、反应时间短、产品易分离、产率高，得到的萃取剂可用于绿色环保萃取。该方法包括步骤如下：(1)将常规季铵盐与氢氧化钾溶液混合，置于反应釜中，在40～80℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到三辛基甲基氢氧化铵；(2)将步骤(1)中得到的三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液混合，置于反应釜中，在30～60℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到有机型季铵盐粗产品；(3)按照体积比为1∶(1～4)，将步骤(2)中得到的有机型季铵盐粗产品与去离子水混合，用去离子水洗涤3～6次，分相，得到含水有机型季铵盐；(4)将步骤(4)中得到的含水有机型季铵盐在40～60℃条件下真空干燥24～48h，得到有机型季铵盐产品。其中，步骤(1)中常规季铵盐与氢氧化钾溶液的摩尔比为1∶(1～6)。步骤(1)中常规季铵盐为三辛基甲基氯化铵、三辛基甲基硝酸铵、三辛基甲基碘化铵和三辛基甲基溴化铵中的一种或几种。步骤(2)中三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液的摩尔比为1∶(1～4)。步骤(2)中有机酸为草酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、抗坏血酸和氨基磺酸中的一种。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1.本专利技术合成了一种新型季铵盐，与传统的季铵盐合成技术相比，本专利技术无需在有机溶剂中合成，只需在常压和低温下合成，反应时间只有5～30min，具有操作简单和反应时间短的优点。2.本专利技术中有机型季铵盐含有机酸官能团，当该有机型季铵盐用作萃取剂时，被交换下来的有机酸官能团进入萃余液中，可根据强酸制弱酸的原理向萃余液中加入硫酸以回收有机酸，不会产生难处理、有污染的废液，是一种绿色环保的萃取剂。3.本专利技术在合成过程中所使用的试剂均为可溶于水的无机物和有机酸溶液，极易与油状的季铵盐分离，有机型季铵盐产品产率达95％以上，纯度达98％以上。因此，本专利技术具有操作简单、反应时间短、产品易分离、产率高、和可用于绿色环保萃取的特点。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种有机型季铵盐的合成方法。该方法包括步骤如下：(1)将常规季铵盐与氢氧化钾溶液混合，置于反应釜中，在40～80℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到三辛基甲基氢氧化铵；(2)将步骤(1)中得到的三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液混合，置于反应釜中，在30～60℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到有机型季铵盐粗产品；(3)按照体积比为1∶(1～4)，将步骤(2)中得到的有机型季铵盐粗产品与去离子水混合，用去离子水洗涤3～6次，分相，得到含水有机型季铵盐；(4)将步骤(4)中得到的含水有机型季铵盐在40～60℃条件下真空干燥24～48h，得到有机型季铵盐产品。其中，步骤(1)中常规季铵盐与氢氧化钾溶液的摩尔比为1∶(1～6)。步骤(1)中常规季铵盐为三辛基甲基氯化铵、三辛基甲基硝酸铵、三辛基甲基碘化铵和三辛基甲基溴化铵中的一种或几种。步骤(2)中三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液的摩尔比为1∶(1～4)。步骤(2)中有机酸为草酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、琥珀酸、抗坏血酸和氨基磺酸中的一种。有机型季铵盐通式为[R4N]x·[ORG]，其中ORG化学式分别为：[C2O4]2-、[C6H5O7]3-、[C4H4O5]2-、[C4H4O6]2-、[C4H4O4]2-、[C6H6O6]2-和[NH2SO3]-。结构简式如下：优选有机酸草酸，其有机型季铵盐为三辛基甲基草酸铵，化学式为：[R4N]2·[C2O4]。优选含钒的草酸溶液，钒浓度为1.5g/L，草酸根浓度为140g/L，溶液pH为0.8。采用三辛基甲基草酸铵和常规季铵盐分别萃取含钒的草酸溶液。固定萃取时间为5min，萃取相比O/A＝1:2，萃取剂浓度分别为10％、20％、30％和40％。表1不同浓度、不同萃取剂得到的钒萃取率与常规季铵盐相比，三辛基甲基草酸铵获得的单级钒萃取率均最高，表明三辛基甲基草酸铵具有更强的萃取能力。萃取时三辛基甲基草酸铵中的草酸根被交换至萃余液中，可采用强酸制弱酸原理向萃余液中加入硫酸以回收草酸。萃取时三辛基甲基氯化铵、三辛基甲基溴化铵、三辛基甲基硝酸铵和三辛基甲基碘化铵中的Cl-、Br-、NO3-和I-均会进入萃余液中，从而产生大量有害废水，污染环境。下面结合具体实施例予以说明。实施例1一种有机型季铵盐的合成方法。本实施例所述常规季铵盐为三辛基甲基氯化铵，所述有机酸为草酸，其合成方法是：步骤1、按照摩尔比为1∶(1～4)，将三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机型季铵盐的合成方法，其特征在于：包括步骤如下：/n(1)将常规季铵盐与氢氧化钾溶液混合，置于反应釜中，在40～80℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到三辛基甲基氢氧化铵；/n(2)将步骤(1)中得到的三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液混合，置于反应釜中，在30～60℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到有机型季铵盐粗产品；/n(3)按照体积比为1∶(1～4)，将步骤(2)中得到的有机型季铵盐粗产品与去离子水混合，用去离子水洗涤3～6次，分相，得到含水有机型季铵盐；/n(4)将步骤(4)中得到的含水有机型季铵盐在40～60℃条件下真空干燥24～48h，得到有机型季铵盐产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机型季铵盐的合成方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)将常规季铵盐与氢氧化钾溶液混合，置于反应釜中，在40～80℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到三辛基甲基氢氧化铵；
(2)将步骤(1)中得到的三辛基甲基氢氧化铵与有机酸溶液混合，置于反应釜中，在30～60℃条件下搅拌5～30min，冷却后分相，重复操作2～5次，得到有机型季铵盐粗产品；
(3)按照体积比为1∶(1～4)，将步骤(2)中得到的有机型季铵盐粗产品与去离子水混合，用去离子水洗涤3～6次，分相，得到含水有机型季铵盐；
(4)将步骤(4)中得到的含水有机型季铵盐在40～60℃条件下真空干燥24～48h，得到有机型季铵盐产品。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘子帅，罗仙平，汪金良，周贺鹏，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36