一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法技术

本发明专利技术提出了一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，用以解决目前工业中钕与镧、铈、镨的分离系数低，难以实现钕的高效分离纯化，且萃取分离工艺中使用的传统稀释剂易挥发等技术问题，具体包括以下步骤：(1)将稀土氯化物加入到水溶液中，采用盐酸调节pH，配置盐酸稀土原料液；(2)将磷酸酯类离子液体与步骤(1)制备的盐酸稀土原料液混合，在恒温水浴振荡器中萃取，萃取完成的混合溶液经过离心后分相，得到负载稀土元素的离子液体相和萃余液。本发明专利技术设计合成的磷酸酯类离子液体，磷氧官能团与钕的配位作用能显著提高其选择性，并且无需添加稀释剂稀释，对钕萃取率高，分离性能好，操作简单且无需皂化，可多次循环使用。可多次循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法


[0001]本专利技术属于稀土元素的溶剂萃取分离的
，尤其涉及一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法。

技术介绍

[0002]稀土元素由镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)与其他十六种稀土元素组成，根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质差异可分为轻稀土元素镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Po)、钐(Sc)、铕(Eu)和重稀土元素钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)，铒(Er)、铥(Th)、镱(Yb)、镥(Lu)、钪(Sc)、钇(Y))。稀土元素具有独特的光、电、磁等特性，广泛用于各种功能材料，如稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土催化材料、稀土储氢材料、稀土抛光材料等。近年来，随着高新技术产业的不断发展，性能优异的稀土功能材料在冶金、化工、农业、陶瓷、电子、环保、超导和国防军工等多个领域扮演着越来越重要的角色。
[0003]钕作为一种重要的稀土元素，广泛应用于钕铁硼永磁材料、有色金属材料、航空航天材料、汽车工业等领域。中国稀土矿产储量占世界储量的80％以上，其中独居石与氟碳铈矿中钕的储量占比为15％。虽然钕资源并不稀缺，但由于钕的物理化学性质与相邻的稀土元素镧、铈、镨极其相似，导致钕的分离纯化比较困难。目前工业上通常采用有机磷酸萃取剂P204、P507、Cyanex272萃取分离钕，但由于钕与镧、铈、镨的分离系数较低(约1.5)，因此很难获得高纯度的钕。另外，传统的液
‑
液萃取过程中使用的有机溶剂如甲苯、石油醚、正庚烷等通常具有挥发性，容易造成环境污染。因此，开发一种高效、清洁分离钕的新方法具有重要意义。
[0004]离子液体是一类具有热稳定性好、宽液程和低蒸气压的室温熔盐，与传统有机溶剂相比，离子液体具有不挥发、可设计性等优点，被广泛应用于电化学、有机合成和萃取分离等领域。目前，基于离子液体的稀土萃取分离已成为研究热点，如中国专利CN102382982A公开了一种通过加入疏水性离子液体形成液
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液
‑
液三相体系萃取分离稀土元素镧、铕、镱、镥的方法；中国专利CN102409172A公开了一种利用双功能离子液体分离四价铈或四价铈与氟的方法；中国专利CN109517985公开了一种利用双功能离子液体萃取分离轻稀土元素镧、铈、镨、钕的方法；中国专利CN106048221A公开了一种采用离子液体[OMIM]BF4萃取酸性溶液中轻稀土元素镧、铈、镨、钕的方法。但是上述萃取效率较低，并且对特定元素的选择性萃取能力较差。

技术实现思路

[0005]针对目前工业中钕与镧、铈、镨的分离系数低，难以实现钕的高效分离纯化，且萃取分离工艺中使用的传统稀释剂易挥发等技术问题，本专利技术提出一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，实现降低生产能耗，提高分离效率的目的。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，所述磷酸酯类离子液体的结构通
式为：
[0008]n为8、10、12其中任意一个；具体包括以下步骤：
[0009](1)将稀土氯化物加入到水溶液中，采用盐酸调节pH，配置盐酸稀土原料液；
[0010](2)将磷酸酯类离子液体与步骤(1)制备的盐酸稀土原料液混合，在恒温水浴振荡器中萃取，萃取完成的混合溶液经过离心后分相，得到负载稀土元素的离子液体相和萃余液。
[0011]所述步骤(1)稀土氯化物中的稀土元素包括Nd
3+
或Nd
3+
和Ce
3+
、Pr
3+
、La
3+
中的一种或几种。
[0012]所述盐酸稀土原料液中稀土浓度为0.001～0.03mol/L；盐酸稀土原料液的pH值为0.82～6.26。
[0013]所述步骤(2)中萃取相比为1:1～1:6，萃取温度为15～40℃，萃取时间为1～40min，振荡速率为200～500r/min。
[0014]所述步骤(2)中离心转速为5000～12000r/min，离心时间为1～5min。
[0015]对所述步骤(2)中负载稀土元素的离子液体相进行反萃取，将盐酸与负载稀土元素的离子液体相进行混合，反萃取后的混合溶液经离心后分离，得到反萃再生后的磷酸酯类离子液体。
[0016]所述盐酸的浓度为0～0.3mol/L，反萃取相比为1:1～1:6，反萃取温度为15～40℃，反萃取时间为1～40min，反萃取振荡速率为200～500r/min；混合溶液分离的过程中离心转速为5000～12000r/min，离心时间为5～10min。
[0017]所述反萃再生后的磷酸酯类离子液体进行循环利用。
[0018]所述磷酸酯类离子液体的制备步骤：在冰浴条件下将二(2
‑
乙基己基)磷酸酯滴入等摩尔叔胺中，随后移至室温下剧烈搅拌，将反应结束的产物进行提纯干燥得到磷酸酯类离子液体。
[0019]所述室温下反应时间为12
‑
36h；干燥采用的干燥剂为P2O5，温度为60℃，时间36
‑
48h。
[0020]磷酸酯类离子液体是一类新型功能化离子液体，将磷酸酯功能团引入到离子液体的阴离子上，一方面利用离子液体的静电、团簇与钕离子相互作用，另一方面可以利用磷酸酯功能团与钕金属离子的配位作用，通过双重作用提高对稀土钕离子的分离效率和选择性。
[0021]本专利技术的有益效果：本专利技术设计合成的磷酸酯类离子液体，磷氧官能团与钕的配位作用能显著提高其选择性，此外，本专利技术无需添加稀释剂稀释，并且对钕萃取率高，分离性能好，萃取平衡在10min内便可达到，25℃的室温仍能保持高萃取率，操作简单且无需皂
化，负载离子液体相经低酸反萃取后可多次循环使用，萃取性能基本保持不变，本专利技术为稀土元素钕的萃取分离提供了一种可行的方法。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为实施例1
‑
3制备离子液体的红外光谱图。
[0024]图2为实施例1制备离子液体的1H NMR谱图。
[0025]图3为实施例2制备离子液体的1H NMR谱图。
[0026]图4为实施例3制备离子液体的1H NMR谱图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，其特征在于，所述磷酸酯类离子液体的结构通式为：n为8、10、12其中任意一个；具体包括以下步骤：(1)将稀土氯化物加入到水溶液中，采用盐酸调节pH，配置盐酸稀土原料液；(2)将磷酸酯类离子液体与步骤(1)制备的盐酸稀土原料液混合，在恒温水浴振荡器中萃取，萃取完成的混合溶液经过离心后分相，得到负载稀土元素的离子液体相和萃余液。2.根据权利要求1所述磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，其特征在于，所述步骤(1)稀土氯化物中的稀土元素包括Nd
3+
或Nd
3+
和Ce
3+
、Pr
3+
、La
3+
中的一种或几种。3.根据权利要求1所述磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，其特征在于，所述盐酸稀土原料液中稀土浓度为0.001～0.03mol/L；盐酸稀土原料液的pH值为0.82～6.26。4.根据权利要求1所述磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，其特征在于，所述步骤(2)中萃取相比为1:1～1:6，萃取温度为15～40℃，萃取时间为1～40min，振荡速率为200～500r/min。5.根据权利要求1所述磷酸酯类离子液体萃取分离稀土钕的方法，其特征在于，所述步骤(2)中离心转速为5000～12000r/min，离...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红帅，邢路，马喜飞，聂毅，张锁江，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：