一种锆铪分离萃取剂及其应用以及锆铪分离方法技术

本发明专利技术公开了一种锆铪分离萃取剂及其应用以及锆铪分离方法，属于化学物质分离技术领域。该铪分离萃取剂的成分中包括离子液体萃取剂，离子液体萃取剂具有结构的化合物，其中，A选自氮、磷、砷、锑和铋中的任意一种；B

【技术实现步骤摘要】
一种锆铪分离萃取剂及其应用以及锆铪分离方法


[0001]本专利技术涉及化学物质分离
，具体而言，涉及一种锆铪分离萃取剂及其应用以及锆铪分离方法。

技术介绍

[0002]目前溶剂萃取分离锆铪的萃取剂可分为以下三类：
[0003](1)D2EHPA、Cyanex272和Cyanex572等酸性萃取剂：萃取剂分子结构中的P上所接
‑
OH基可以解离出H
+
离子，因而该类萃取剂显酸性。此类酸性有机膦萃取剂可以从少数酸性溶液介质中选择萃取铪，但对锆铪水相料液的酸度和浓度要求较为苛刻。通常只有当水相酸度较低才能取得高的铪萃取率；同时，水相锆铪离子浓度不能太高，否则锆铪离子易水解形成的氢氧化物沉淀。在锆铪萃取分离过程中，严格控制水相料液的酸度，将提高萃取分离操作的难度；限制水相料液中锆铪离子的浓度，会将大大降低锆铪萃取分离的效率。
[0004](2)TBP、P350和TOPO等中性萃取剂：萃取剂分子结构中的P上接有烷氧基或烷基，单个萃取剂分子所接烷氧基或烷基总数不超过3个。TBP可以将硝酸溶液中的锆优先萃取进入有机相，使铪留在水相，但缺点是硝酸浓度高，对设备腐蚀严重、易造成TBP分解。TBP、P350和TOPO可以将硫氰酸溶液中的铪优先萃取进入有机相，将锆保留在水相，并且随着它们分子结构中P上所接烷基的数目的增加萃取铪的能力增强，对铪的萃取能力从小到大顺序具体为：TBP<P350<TOPO。但这也造成被萃取进入有机相的铪，反萃难度同步增加，在反萃时需要采用高浓度的酸溶液或碱溶液作反萃剂，成本较高、废液处理难度大。
[0005](3)TOA、N235、Alamie336和TEHA等碱性萃取剂：萃取剂分子结构中的N上接有3个直链或支链烷基。此类碱性萃取剂可以将酸性溶液中的锆优先萃取进入有机相。但此类碱性萃取剂缺点是，要么对锆的萃取率不高；要么锆铪分离系数不高，在萃取锆的同时，也会萃取大量铪，后续洗涤和反萃操作次数多、试剂消耗量大，锆铪分离效率低，通常只能获得高纯锆，不能获得高纯铪，产品单一。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种锆铪分离萃取剂，该锆铪分离萃取剂对铪具有较高的萃取能力，可大大减少萃取剂用量和萃取分离级数，对反萃操作要求低。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种上述锆铪分离萃取剂在锆铪分离中的应用。
[0009]本专利技术的目的之三在于提供一种用包括上述锆铪分离萃取剂的分离试剂对待分离的锆铪水相料液中的锆和铪进行分离的方法。
[0010]本申请可这样实现：
[0011]第一方面，本申请提供一种锆铪分离萃取剂，其成分中包括离子液体萃取剂；
[0012]上述离子液体萃取剂具有结构的化合物，其中，A选自氮、磷、砷、锑和铋中的任意一种；B
n
‑
选自无机酸根离子、有机酸根离子和氢氧根离子中的任意一种；X1、X2、X3和X4彼此独立地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。
[0013]在优选的实施方式中，A为氮、磷或砷；更优选为氮或磷。
[0014]在优选的实施方式中，B
n
‑
选自一元无机酸根离子、一元有机酸根离子和氢氧根离子中的任意一种。
[0015]在可选的实施方式中，一元无机酸根离子选自卤酸根离子、高卤酸根离子、次卤酸根离子、硝酸根离子、硫酸氢根离子、磷酸二氢根离子、硫氰酸根离子、氰酸根离子、氟硼酸根离子和偏铝酸根离子中的任意一种；
[0016]或，一元有机酸根离子选自甲酸根离子、乙酸根离子、脂肪酸根离子、有机膦酸根离子、羧酸根离子、肟酸根离子、氨基酸根离子、有机磺酸根离子、有机氨磺酸根离子和有机黄原酸根离子中的任意一种。
[0017]在可选的实施方式中，X1、X2、X3和X4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。
[0018]在优选的实施方式中，X1、X2、X3和X4彼此独立地选自具有1
‑
20个碳原子的直链或支链烷基；或，独立地选自具有7
‑
20个碳原子的取代或未取代芳基。
[0019]在更优的实施方式中，X1、X2、X3和X4彼此独立地选自具有1
‑
16个碳原子的直链烷基或具有1
‑
16个碳原子的支链烷基；或，独立地选自具有7
‑
15个碳原子的取代或未取代芳基。
[0020]在进一步更优的实施方式中，X1、X2、X3和X4彼此独立地选自具有1
‑
10个碳原子的直链烷基或具有1
‑
10个碳原子的支链烷基；或，独立地选自具有7
‑
10个碳原子的取代或未取代芳基。
[0021]在可选的实施方式中，锆铪分离萃取剂的成分中还包括稀释剂。
[0022]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。
[0023]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、乙酸乙酯、乙酸戊酯、己酸乙酯、乙酸辛酯、二异丁基酮、甲基异丁基酮、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。
[0024]在可选的实施方式中，离子液体萃取剂与稀释剂的体积比为1:99
‑
99:1，优选为1:99
‑
50:50。
[0025]第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的锆铪分离萃取剂在锆铪分离中的应用。
[0026]第三方面，本申请提供一种锆铪分离方法，用包括前述实施方式任一项的锆铪分
离萃取剂的分离试剂对待分离的锆铪水相料液中的锆和铪进行分离；
[0027]在可选的实施方式中，分离包括以下步骤：将待分离的锆铪水相料液与含有锆铪分离萃取剂的预饱和有机相料液混合萃取，以使待分离的锆铪水相料液中的铪主要进入有机相，锆主要留在水相。
[0028]在可选的实施方式中，预饱和有机相料液经以下方式得到：将锆铪分离萃取剂与含有游离阴离子的预饱和溶液混合，以使预饱和溶液解离出的阴离子与锆铪分离萃取剂中的酸根离子进行置换反应。
[0029]在可选的实施方式中，锆铪分离萃取剂与预饱和溶液的混合次数为1
‑
5次，每次混合时间为1
‑
60min；更优地，混合于搅拌转速为10
‑
1000r/min的条件下进行。
[0030]在可选的实施方式中，预饱和溶液含有酸和盐中的至少一种。
[0031]在可选的实施方式中，酸为无机酸，优选自卤酸、高卤酸、次卤酸、硝酸、硫酸、磷酸、硫氰酸、氰酸、氟硼酸和偏铝酸中的至少一种。
[0032]在可选的实施方式中，以解离出的氢离子的浓度计，预饱和溶液中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锆铪分离萃取剂，其特征在于，所述锆铪分离萃取剂的成分中包括离子液体萃取剂；所述离子液体萃取剂具有结构的化合物，其中，A选自氮、磷、砷、锑和铋中的任意一种；B
n
‑
选自无机酸根离子、有机酸根离子和氢氧根离子中的任意一种；X1、X2、X3和X4彼此独立地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。2.根据权利要求1所述的锆铪分离萃取剂，其特征在于，A为氮、磷或砷；优选为氮或磷。3.根据权利要求1所述的锆铪分离萃取剂，其特征在于，B
n
‑
选自一元无机酸根离子、一元有机酸根离子和氢氧根离子中的任意一种；优选地，所述一元无机酸根离子选自卤酸根离子、高卤酸根离子、次卤酸根离子、硝酸根离子、硫酸氢根离子、磷酸二氢根离子、硫氰酸根离子、氰酸根离子、氟硼酸根离子和偏铝酸根离子中的任意一种；或，所述一元有机酸根离子选自甲酸根离子、乙酸根离子、脂肪酸根离子、有机膦酸根离子、羧酸根离子、肟酸根离子、氨基酸根离子、有机磺酸根离子、有机氨磺酸根离子和有机黄原酸根离子中的任意一种。4.根据权利要求1所述的锆铪分离萃取剂，其特征在于，X1、X2、X3和X4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；优选地，X1、X2、X3和X4彼此独立地选自具有1
‑
20个碳原子的直链或支链烷基；或，独立地选自具有7
‑
20个碳原子的取代或未取代芳基；更优地，X1、X2、X3和X4彼此独立地选自具有1
‑
16个碳原子的直链烷基或具有1
‑
16个碳原子的支链烷基；或，独立地选自具有7
‑
15个碳原子的取代或未取代芳基；进一步更优地，X1、X2、X3和X4彼此独立地选自具有1
‑
10个碳原子的直链烷基或具有1
‑
10个碳原子的支链烷基；或，独立地选自具有7
‑
10个碳原子的取代或未取代芳基。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的锆铪分离萃取剂，其特征在于，所述锆铪分离萃取剂的成分中还包括稀释剂；优选地，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、乙酸乙酯、乙酸戊酯、己酸乙酯、乙酸辛酯、二异丁基酮、甲基异丁基酮、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，所述离子液体萃取剂与所述稀释剂的体积比为1:99
‑
99:1，更优为1:99
‑
50:50。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的锆铪分离萃取剂在锆铪分离中的应用。7.一种锆铪分离方法，其特征在于，用包括权利要求1
‑
5任一项所述的锆铪分离萃取剂的分离试剂对待分离的锆铪水相料液中的锆和铪进行分离；
优选地，分离包括以下步骤：将待分离的锆铪水相料液与含有所述锆铪分离萃取剂的预饱和有机相料液混合萃取，以使待分离的锆铪水相料液中的铪主要进入有机相，锆主要留在水相。8.根据权利要求7所述的锆铪分离方法，其特征在于，所述预饱和有机相料液经以下方式得到：将所述锆铪分离萃取剂与含有游离阴离子的预饱和溶液混合，以使所述预饱和溶液解离出的阴离子与所述锆铪分离萃取剂中的酸根离子进行置换反应；优选地，所述锆铪分离萃取剂与预饱和溶液的混合次数为1
‑
5次，每次混合时间为1
‑
60min；更优地，混合于搅拌转速为10
‑
1000r/min的条件下进行；优选地，所述预饱和溶液含有酸和盐中的至少一种；优选地，所述酸为无机酸，更优选自卤酸、高卤酸、次卤酸、硝酸、硫酸、磷酸、硫氰酸、氰酸、氟硼酸和偏铝酸中的至少一种；优选地，以解离出的氢离子的浓度计，所述预饱和溶液中的酸的浓度为0.1
‑
12mol/L，更优为0.5
‑
6mol/L；优选地，所述盐选自卤酸盐、高卤酸盐、次卤酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硫氰酸盐、氰酸盐、氟硼酸盐、偏铝酸盐、甲酸盐和乙酸盐中的至少一种；优选地，所述预饱和溶液中盐的浓度为0.01
‑
10mol/L，更优为0.1
‑
5mol/L；优选地，待分离的锆铪水相料液与所...

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