一种用于分离锆铪的协同萃取剂及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于分离锆铪的协同萃取剂及方法，属于化学物质分离技术领域。该协同萃取剂包括碱性胺类萃取剂、中性含磷萃取剂和稀释剂，其能够在碱性胺类萃取剂和中性含磷萃取剂用量较少的条件下有效地将锆铪进行分离。用包括上述的协同萃取剂的分离试剂对待分离的锆铪混合物进行分离，能够取得较高的铪萃取率和铪锆分离系数，分离效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于分离锆铪的协同萃取剂及方法
本专利技术涉及化学物质
，具体而言，涉及一种用于分离锆铪的协同萃取剂及方法。
技术介绍
自然界中锆铪共生。含锆铪的工业原料中，锆/铪的质量比约为100/3，即锆多铪少。目前，锆铪的萃取分离体系包括TBP-HNO3体系、P204、P507、Cyanex272、Cyanex572等有机膦酸萃取剂、Cyanex301或Cyanex302等硫代磷酸萃取剂等。但目前上述萃取剂在锆铪分离过程中用量大、成本高，且操作过程不易控制。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一包括提供一种用于分离锆铪的协同萃取剂，该协同萃取剂能够在用量较少的条件下有效地将锆铪进行分离。本专利技术的目的之二包括提供一种锆铪的分离方法，该方法能够取得较高的铪萃取率和铪锆分离系数，分离效率高。本专利技术可这样实现：第一方面，本申请提供一种用于分离锆铪的协同萃取剂，其包括碱性胺类萃取剂、中性含磷萃取剂和稀释剂。在可选的实施方式中，碱性胺类萃取剂包括具有结构的化合物，其中，R1选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的氨基中的任意一种；X1和X2彼此独立地选自氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的氨基中的任意一种；R1、X1和X2中的取代基彼此独立地选自烷基、烷氧基、氨基、芳基、羟基和卤素中的任意一种。在可选的实施方式中，R1选自取代或未取代的直链烷基、取代或未取代的支链烷基以及取代或未取代的芳基中的任意一种。在可选的实施方式中，R1中的取代基为直链或支链烷基、直连或支链烷氧基、芳基、羟基及卤素中的任意一种。在可选的实施方式中，R1选自具有1-29个碳原子的直链或支链烷基，优选自具有13-25个碳原子的直链或支链烷基，进一步优选自具有18-23个碳原子的直链或支链烷基。在可选的实施方式中，X1和X2彼此独立地选自氢以及具有1-15个碳原子的直链或支链烷基中的任意一种，优选为氢或具有6-12个碳原子的直链烷基，最优选为氢。在可选的实施方式中，X1和X2相同，更优地，X1和X2均为氢。在可选的实施方式中，碱性胺类萃取剂选自伯胺、仲胺、叔胺和醇胺中的至少一种。在可选的实施方式中，碱性胺类萃取剂选自仲碳伯胺、多支链二十烷基伯胺、二癸胺、正三辛胺、三烷基辛胺和甲基二乙醇胺中的至少一种。在可选的实施方式中，中性含磷萃取剂包括具有结构的化合物，其中，R2、R3和R4彼此独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基中的任意一种；R2、R3和R4中的取代基彼此独立地选自烷基、烷氧基、芳基、羟基和卤素中的任意一种。在可选的实施方式中，R2、R3和R4彼此独立地选自具有1-10个碳原子的直链或支链烷基以及具有1-10个碳原子的直链或支链烷氧基中的任意一种，优选为具有1-8个碳原子的直链或支链烷基，更优选为具有4-8个碳原子的直链或支链烷基，最优选为辛基。在可选的实施方式中，R2、R3和R4中至少两者相同。在可选的实施方式中，R2为甲基，R3和R4均为2-甲基-庚烷氧基。在可选的实施方式中，R2、R3和R4均为正辛基。在可选的实施方式中，中性含磷萃取剂选自磷酸三酯、单烷基磷酸二酯、双烷基磷酸单酯和三烷基氧化膦中的至少一种。在可选的实施方式中，中性含磷萃取剂选自磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲基膦酸二甲庚酯、二辛基膦酸辛酯、三丁基氧化膦和三辛基氧化膦中的至少一种。在可选的实施方式中，碱性胺类萃取剂为具有18-23个碳原子的支链烷基伯胺，中性含磷萃取剂为三辛基氧化膦。在可选的实施方式中，碱性胺类萃取剂与中性含磷萃取剂的体积比为1-99:99-1，优选为5-50:95-50。在可选的实施方式中，稀释剂选自烷烃、芳烃、酯类、酮类、醚类和醇类中的至少一种。在可选的实施方式中，稀释剂选自正己烷、十六烷、磺化煤油、航空煤油、氯仿、甲苯、二甲苯、己酸乙酯、二异丁基酮、环己酮、石油醚、(2-乙基己基)乙基醚、异戊醇、仲辛醇和正丁醇中的至少一种。在可选的实施方式中，碱性胺类萃取剂与中性含磷萃取剂的混合物同稀释剂的体积比为1-50:99-50，更优为5-40:95-60。第二方面，本申请还提供一种锆铪的分离方法，其包括以下步骤：用包括如前述实施方式任一项的协同萃取剂的分离试剂对待分离的锆铪混合物进行分离。在可选的实施方式中，分离试剂为含有协同萃取剂的预饱和有机相料液。在可选的实施方式中，待分离的锆铪混合物为含锆铪的水相料液。在可选的实施方式中，分离还包括用反萃剂对含有铪的有机相进行反萃以使铪进入反萃水相。在可选的实施方式中，反萃剂选自酸溶液或碱溶液。在可选的实施方式中，反萃剂中的酸溶液选自盐酸、硝酸、硫酸或乙酸中的至少一种。在可选的实施方式中，反萃剂中的碱溶液中的碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钙和碳酸镁中的至少一种。在可选的实施方式中，分离包括：将预饱和有机相料液和含锆铪的水相料液混合萃取以使铪进入有机相且锆留于水相。在可选的实施方式中，预饱和有机相料液与含锆铪的水相料液的体积比为90-50:10-50，更优为80-50:20-50。在可选的实施方式中，预饱和有机相料液经协同萃取剂与预饱和溶液混合而得。在可选的实施方式中，预饱和溶液含有酸。在可选的实施方式中，预饱和溶液中的酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、硫氰酸、氢氟酸、高氯酸、肉桂酸、环烷酸、乙酸、谷氨酸、酒石酸、柠檬酸、羟基乙酸和乙二胺四乙酸中的至少一种。在可选的实施方式中，预饱和溶液中的酸解离出的氢离子浓度为0.1mol/L-8.0mol/L，更优为0.5mol/L-3.5mol/L。在可选的实施方式中，预饱和溶液还含有无机盐及醇类中的至少一种。在可选的实施方式中，预饱和溶液中的无机盐选自氯化钠、氯化铵、氯化锂、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵、硫氰酸铵、硫氰酸钠和硝酸铵中的至少一种。在可选的实施方式中，无机盐在预饱和溶液中的浓度为0.02mol/L-3.5mol/L，更优为0.2mol/L-1.8mol/L。在可选的实施方式中，预饱和溶液中的醇类选自甲醇、乙醇、乙二醇和苯甲醇中的至少一种。在可选的实施方式中，协同萃取剂与预饱和溶液的混合时间为10-20min。在可选的实施方式中，含锆铪的水相料液为同时含有锆铪离子的溶液。在可选的实施方式中，含锆铪的水相料液的原料包括硫酸锆、硝酸锆、氧氯化锆、碳酸锆、碳酸锆铵及醋酸锆中的至少一种。在可选的实施方式中，含锆铪的水相料液中，锆离子的浓度为0.10mol/L-1.65mol/L，铪离子的浓度为5.5×10-4mol/L-0.10mol/L；更优地，锆离子的浓度为0.50mol/L-1.5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分离锆铪的协同萃取剂，其特征在于，所述协同萃取剂包括碱性胺类萃取剂、中性含磷萃取剂和稀释剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于分离锆铪的协同萃取剂，其特征在于，所述协同萃取剂包括碱性胺类萃取剂、中性含磷萃取剂和稀释剂。


2.根据权利要求1所述的协同萃取剂，其特征在于，所述碱性胺类萃取剂包括具有结构的化合物，其中，R1选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的氨基中的任意一种；X1和X2彼此独立地选自氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的氨基中的任意一种；R1、X1和X2中的取代基彼此独立地选自烷基、烷氧基、氨基、芳基、羟基及卤素中的任意一种；
优选地，所述R1选自取代或未取代的直链烷基、取代或未取代的支链烷基以及取代或未取代的芳基中的任意一种；
优选地，R1中的所述取代基为直链或支链烷基、直连或支链烷氧基、芳基、羟基及卤素中的任意一种；
优选地，R1选自具有1-29个碳原子的直链或支链烷基，更优地选自具有13-25个碳原子的直链或支链烷基，进一步更优地选自具有18-23个碳原子的直链或支链烷基；
优选地，X1和X2彼此独立地选自氢以及具有1-15个碳原子的直链或支链烷基中的任意一种，优选为氢或具有6-12个碳原子的直链烷基，最优选为氢；
优选地，X1和X2相同，更优地，X1和X2均为氢；
优选地，所述碱性胺类萃取剂选自伯胺、仲胺、叔胺和醇胺中的至少一种；
优选地，所述碱性胺类萃取剂选自仲碳伯胺、多支链二十烷基伯胺、二癸胺、正三辛胺、三烷基辛胺和甲基二乙醇胺中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的协同萃取剂，其特征在于，所述中性含磷萃取剂包括具有结构的化合物，其中，R2、R3和R4彼此独立地选自取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的芳基中的任意一种；R2、R3和R4中的取代基彼此独立地选自烷基、烷氧基、芳基、羟基及卤素中的任意一种；
优选地，R2、R3和R4彼此独立地选自具有1-10个碳原子的直链或支链烷基以及具有1-10个碳原子的直链或支链烷氧基中的任意一种，优选为具有1-8个碳原子的直链或支链烷基，更优选为具有4-8个碳原子的直链或支链烷基，最优选为辛基；
优选地，R2、R3和R4中至少两者相同；
优选地，R2为甲基，R3和R4均为2-甲基-庚烷氧基；
优选地，R2、R3和R4均为正辛基；
优选地，所述中性含磷萃取剂选自磷酸三酯、单烷基磷酸二酯、双烷基磷酸单酯和三烷基氧化膦中的至少一种；
优选地，所述中性含磷萃取剂选自磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、甲基膦酸二甲庚酯、二辛基膦酸辛酯、三丁基氧化膦和三辛基氧化膦中的至少一种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的协同萃取剂，其特征在于，所述碱性胺类萃取剂为18-23个碳原子的支链烷基伯胺，所述中性含磷萃取剂为三辛基氧化膦。


5.根据权利要求1-3任一项所述的协同萃取剂，其特征在于，所述碱性胺类萃取剂与所述中性含磷萃取剂的体积比为1-99:99-1，优选为5-50:95-50。


6.根据权利要求1-3任一项所述的协同萃取剂，其特征在于，所述稀释剂选自烷烃、芳烃、酯类、酮类、醚类和醇类中的至少一种；
优选地，所述稀释剂选自正己烷、十六烷、磺化煤油、航空煤油、氯仿、甲苯、二甲苯、己酸乙酯、二异丁基酮、环己酮、石油醚、(2-乙基己基)乙基醚、异戊醇、仲辛醇和正丁醇中的至少一种；
优选地，所述碱性胺类萃取剂与所述中性含磷萃取剂的混合物同所述稀释剂的体积比为1-50:99-50，更优为5-40:95-60。


7.一种锆铪的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：用包括如权利要求1-6任一项所述的协同萃取剂的分离试剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴明，徐志高，徐斐，董攀飞，何正艳，瞿军，李巧蕾，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42