一种萃取分离钕（Ⅲ）的萃取剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种萃取分离钕(Ⅲ)的萃取剂及其制备方法与应用，萃取剂为季铵盐类羧酸型离子液体，其结构式如式Ⅰ所示，该萃取剂同时具有疏水性好，溶解度低，热稳定性优异(热分解温度为200℃)的特点，合成过程简单，成本低，环境友好，对钕(Ⅲ)的选择性强，具有很好的萃取效果，对钕(Ⅲ)的萃取率可达99％。且该萃取剂容易反萃，循环再生性能优异。循环再生性能优异。循环再生性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种萃取分离钕(Ⅲ)的萃取剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于稀土金属分离
，涉及一种萃取分离钕(Ⅲ)的萃取剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]钕(Ⅲ)在稀土金属领域扮演着重要的角色。金属钕(Ⅲ)的最大用途是用来制造钕铁硼永磁材料。钕铁硼磁体磁能积高，被誉为“永磁之王”，广泛应用于风力发电机、混合动力汽车、水轮发电机、通信、医疗设备、航空航天、汽车工业以及工业自动化等领域。然而，由于生产工艺和使用因素的原因，生产钕铁硼磁性材料的原料利用率仅由75％左右，即生产钕铁硼磁性材料时会产生25％左右的钕铁硼废料，这些废料作为一种重要的二次资源，钕铁硼废料成分中稀土质量分数约为33％，硼质量分数约为1％，其余为铁、钴和镍等有价金属，因此，钕铁硼废料作为回收稀土以及其它有价金属元素的二次资源受到广泛关注。最大限度地对钕铁硼废料进行综合利用，有利于提高资源的利用率并起到保护环境的作用，而且从钕铁硼废料中回收稀土元素也能带来巨大的经济效益和社会效益。
[0003]从钕铁硼废料中回收金属钕(Ⅲ)近年来得到了广泛的研究，并采用了多种方法。主要包括湿法冶金和火法冶金。湿法从钕铁硼磁体废料中回收稀土最为突出，因为湿法可用于处理所有类型的磁体。其中，液液萃取相较于其他分离技术具有更为明显的优势，目前，常用的萃取剂主要包括酸性、中性及离子缔和萃取剂，但在钕(Ⅲ)的萃取过程中常存在选择性较差，分离效果不佳，萃取剂乳化产生第三相，导致无法二次利用的缺点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种萃取分离钕(Ⅲ)的萃取剂及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种萃取分离钕(Ⅲ)的萃取剂，所述萃取剂为季铵盐类羧酸型离子液体，其结构式如下式Ⅰ所示：
[0007][0008]R1与R2相同，为C4或C8取代直链烷烃。
[0009]上述萃取剂的制备方法，包括步骤如下：
[0010]1)将硫代二甘醇酸酐和NHR1R2溶解于有机溶剂中，混合反应，得到产物1；
[0011]2)将产物1、碳酸氢钠水溶液和甲基三辛基氯化铵混合反应至混合溶液澄清，反应完成，得到最终产物萃取剂。
[0012]根据本专利技术优选的，步骤1)中，所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮中的一种。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤1)中，硫代二甘醇酸酐与NHR1R2的摩尔比为0.5
‑
4:1。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤1)中，NHR1R2为二丁胺或二辛胺。
[0015]进一步优选的，步骤1)中，硫代二甘醇酸酐与NHR1R2的摩尔比为0.5
‑
1.5:1。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤1)中，混合反应时间为2h
‑
24h。
[0017]进一步优选的，步骤1)中，混合反应时间为5h
‑
17h。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤1)中，混合反应温度为0
‑
60℃。
[0019]进一步优选的，步骤1)中，混合反应温度为20
‑
50℃。
[0020]根据本专利技术优选的，步骤2)中，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为0.5
‑
3：0.5
‑
4。
[0021]进一步优选的，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为为0.8
‑
1：0.8
‑
1.5，反应温度为25
‑
45℃。
[0022]根据本专利技术优选的，步骤2)中，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为(0.5
‑
3)：(0.5
‑
4)，碳酸氢钠水溶液的质量浓度为5
‑
15％，产物1的摩尔量与碳酸氢钠水溶液体积比为(0.5
‑
3)mol：(15
‑
30)ml。
[0023]进一步优选的，步骤2)中，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为(0.8
‑
1)：(0.8
‑
1.5)，碳酸氢钠水溶液的质量浓度为10％，产物1的摩尔量与碳酸氢钠水溶液体积比为(0.8
‑
1)mol：(20
‑
25)ml，反应温度为25
‑
45℃。
[0024]本专利技术得到的最终产物萃取剂纯度大于等于95％。
[0025]利用上述萃取剂进行萃取分离钕(Ⅲ)的方法，包括如下步骤：
[0026](1)以萃取剂为萃取有机相；含有钕(Ⅲ)的待萃取液体为水相，
[0027](2)将有机相和水相混合，将水相中钕(Ⅲ)萃取至有机相。
[0028]作为进一步优选方案，步骤(1)中，水相中钕(Ⅲ)的浓度为5
‑
20mmol/L。
[0029]作为进一步优选方案，步骤(1)中，水相的pH为1
‑
6，最为优选的，水相的pH为3。
[0030]作为进一步优选方案，步骤(1)中，水相中还含有其他金属离子。
[0031]作为进一步优选方案，步骤(2)中，为了提高萃取效果，混合后，向体系中加入盐析剂NaCl，使盐析剂NaCl的浓度为0.01
‑
0.5mol/L。
[0032]作为进一步优选方案，步骤(2)中，萃取剂的摩尔量为0.02
‑
0.25mmol，水相与有机相的体积比为5
‑
10：1。
[0033]作为进一步优选方案，步骤(2)萃取温度为25℃
‑
65℃。
[0034]作为进一步优选方案，步骤(2)萃取时间为10
‑
35min。
[0035]本专利技术涉及季铵盐类羧酸型离子液体在钕(Ⅲ)萃取分离中的应用。
[0036]与现有萃取分离技术相比，本专利技术的优势在于：
[0037]1.本专利技术提供的离子液体萃取剂阴离子结构中包含多个氧原子和硫原子，氧原子
和硫原子的电负性，可以减弱阴阳离子之间的相互作用力，相比传统的萃取剂该离子液体具有较低的粘度，另外离子液体含有羧基，羧基的氧原子具有较强的螯合配位能力，因此，可以不需要添加任何有机溶剂作为助溶剂，同时具有疏水性好，溶解度低，热稳定性优异(热分解温度为200℃)的特点。
[0038]2.本专利技术提供的离子液体萃取剂具有粘度低，在水溶液中的溶解性低的优势，可以实现无溶剂化萃取分离钕铁硼废料的料液中的钕(Ⅲ)，并解决了传统稀土类萃取剂萃取过程容易乳化并产生第三相的问题，具备合成过程简单，成本低，环境友好的特点，符合我国绿色环保的工作理念。
[0039]3.本专利技术的萃取剂对钕(Ⅲ)的选择性强，具有很好的萃取效果，对钕(Ⅲ)的萃取率可达99.5％。
[0040]4.本专利技术的萃取剂容易反萃，循环再生性能优异。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种萃取分离钕(Ⅲ)的萃取剂，所述萃取剂为季铵盐类羧酸型离子液体，其结构式如下式Ⅰ所示：R1与R2相同，为C4或C8取代直链烷烃。2.权利要求1所述的萃取剂的制备方法，包括步骤如下：1)将硫代二甘醇酸酐和NHR1R2溶解于有机溶剂中，混合反应，得到产物1；2)将产物1、碳酸氢钠水溶液和甲基三辛基氯化铵混合反应至混合溶液澄清，反应完成，得到最终产物萃取剂。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述有机溶剂为二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮中的一种，硫代二甘醇酸酐与NHR1R2的摩尔比为0.5
‑
4:1，NHR1R2为二丁胺或二辛胺，混合反应时间为2h
‑
24h，混合反应温度为0
‑
60℃；优选的，硫代二甘醇酸酐与NHR1R2的摩尔比为0.5
‑
1.5:1；混合反应时间为5h
‑
17h；混合反应温度为20
‑
50℃。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为0.5
‑
3：0.5
‑
4。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为为0.8
‑
1：0.8
‑
1.5，反应温度为25
‑
45℃。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，产物1与甲基三辛基氯化铵的摩尔比为(0.5
‑
3)：(0.5
‑
4)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨延钊，薛文凤，杨斐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：