膦酰基羟基羧酸及其用于分离钇的用途和方法技术

本发明专利技术涉及通式I的膦酰基羟基羧酸及其用于分离钇的用途和方法，其中，R1和R2各自独立地选自C1‑

【技术实现步骤摘要】
膦酰基羟基羧酸及其用于分离钇的用途和方法


[0001]本专利技术涉及萃取分离钇的方法,具体涉及一类膦酰基羟基羧酸及其作为萃取剂用于萃取分离钇的用途和方法。

技术介绍

[0002]随着高等材料领域对钇原材料需求量的不断增长，钇的清洁高效分离生产对我国的社会经济和科技发展具有十分重要的意义。
[0003]CN99118261.8公开了一种液
‑
液萃取分离高纯钇工艺，采用仲辛基苯氧基取代乙酸(CA12)/一盐基磷(膦)酸/脂肪醇混合体系分离钇，解决了环烷酸体系乳化问题，但添加的醇易与萃取剂发生酯化反应，导致萃取剂有效浓度降低。CN200410010737.8改用TBP作为添加剂，虽然解决了酯化问题，但TBP水溶性大，损失大，需要定期补充。CN201710087507.9开发了与CA12结构相近的萃取剂，但对中重稀土与钇的分离系数较小，萃取现象不佳，出现第三相，未见有相关的应用报道。CN94114009.1公开了一种可用于镧系元素和钇分离的中性磷萃取剂，但其适应于HBr
‑
LiBr体系，不是目前工业上常用的盐酸体系。日本三菱化成公司利用非平衡络合萃取法，用P204
‑
DTPA体系经10级间歇萃取得到了纯度为99.9％氧化钇，收率90％，但此法增加了额外的络合剂成本，且对控制精度要求较高，不适用于大规模生产(Selective separation of yttrium ions from other rare earth ions using nonequilibrium extraction.Bull.Chem.Soc.Jpn,1992,65(1):29
‑
33.)。EP284504公开了一种制备超纯钇的方法，在硝酸溶液中用Cyanex 923将重稀土混合物中95％Y2O3的纯度提至99.9999％，收率为98.8％。但中性磷萃取剂普遍对钇与镧系元素的分离系数小，几乎只能在硝酸体系进行，工人的操作环境差，对设备的腐蚀性强，且需要加入一定量的盐析剂或者络合剂以提升分离效果，分离成本过高，不适用于规模化生产。
[0004]因此，开发新型高效钇分离萃取剂，对促进稀土生产企业降本增效具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术人已经对于钇的分离进行了多年的研究并成功开发出了一系列用于钇分离的萃取剂。在之前研究的基础上，专利技术人新设计合成了一类膦酰基羟基羧酸化合物，其作为萃取剂对钇具有较好的选择性，能将钇与镧系元素分离，分离效果良好，且具有水溶性低，稳定性好，成本低等优点，并且能够在不同酸介质中将钇和轻、中、重稀土元素直接分离，或者将钇和中、重稀土元素分离，由此完成了本专利技术。
[0006]本专利技术的一个目的是提供一种膦酰基羟基羧酸化合物或其盐。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供一种萃取系统，其包含选自上述膦酰基羟基羧酸和其盐中的一种或多种。
[0008]本专利技术的另一目的是提供上述膦酰基羟基羧酸或其盐作为萃取剂用于分离钇的用途。
[0009]本专利技术的另一目的是提供利用所述膦酰基羟基羧酸或其盐分离钇的方法。
[0010]本专利技术一方面提供了如下通式I的膦酰基羟基羧酸或其盐：
[0011][0012]其中，
[0013]R1和R2各自独立地选自C1‑
14
烷基或烷氧基，且R1和R2的总碳原子数为10或更大；
[0014]R3选自C1‑8烷基、C3‑
10
脂环族烷基和C6‑
10
芳基。
[0015]本专利技术另一方面提供了一种萃取体系，其包含选自上述膦酰基羟基羧酸和其盐中的一种或多种作为萃取剂。
[0016]本专利技术又一方面提供了上述膦酰基羟基羧酸或其盐作为萃取剂用于分离钇的用途。
[0017]本专利技术再一方面涉及一种分离钇的方法，所述方法包括使用选自上述膦酰基羟基羧酸和其盐中的一种或多种作为萃取剂对含钇的稀土料液进行萃取得到富钇萃取余液的步骤。
[0018]根据本专利技术的分离钇与其他稀土元素的方法可以采用溶剂萃取的方法进行，例如将本专利技术的膦酰基羟基羧酸或其盐配制成液体萃取体系使用，也可以采用固液萃取的方法进行，例如将本专利技术的膦酰基羟基羧酸或其盐制成萃淋树脂等固态分离材料使用。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术采用的膦酰羟基羧酸萃取剂合成路线简单，原料简单易得，成本低廉，化学性质稳定，从而能有效地降低将钇与其他稀土元素分离的成本。与工业应用萃取剂环烷酸相比，该萃取剂组成成分单一，化学结构与萃取性能稳定，萃取有机相浓度不降低。此为，本专利技术的膦酰羟基羧酸萃取剂能够在不同酸介质中将钇和轻、中、重稀土元素直接分离，或者将钇和中、重稀土元素分离，具有较高的工业应用价值。
具体实施方式
[0021]下面将更详细地描述本专利技术，但本专利技术不限于下述内容。
[0022](1)膦酰基羟基羧酸化合物
[0023]本专利技术一方面提供了通式I的膦酰基羟基羧酸或其盐：
[0024][0025]其中，
[0026]R1和R2各自独立地选自C1‑
14
烷基或烷氧基，且R1和R2的总碳原子数为10或更大；
[0027]R3选自C1‑8烷基、C3‑
10
脂环族烷基和C6‑
10
芳基。
[0028]所述通式I中，R1和R2相同或不同，R1和R2各自独立地选自C2‑
14
烷基或烷氧基，更优
选C4‑
12
烷基或烷氧基。优选地，R1和R2相同，选自C5‑
12
烷基或烷氧基。优选地，R1和R2的总碳原子数为10至24之间的整数，优选为12至20之间的整数，例如13、14、15、16、17、18、19等。
[0029]所述通式I中，R3选自C1‑6烷基、C3‑8脂环族烷基和C6‑
10
芳基，优选选自C1‑4烷基、C3‑6脂环族烷基、C6‑8芳基。
[0030]优选地，在本专利技术的通式I的膦酰基羟基羧酸中，R1、R2、R3的总碳原子数为10～38，优选为11～34，更优选为14～30，例如，15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29等。
[0031]优选地，所述通式I的膦酰基羟基羧酸为选自2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丙酸、2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丁酸、2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基
‑
3,3
‑
二甲基丁酸、2
‑
(二
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.通式I的膦酰基羟基羧酸或其盐：其中，R1和R2各自独立地选自C1‑
14
烷基或烷氧基，且R1和R2的总碳原子数为10或更大；R3选自C1‑8烷基、C3‑
10
脂环族烷基和C6‑
10
芳基。2.权利要求1所述的膦酰基羟基羧酸或其盐，其中，R1和R2各自独立地选自C2‑
14
烷基或烷氧基，更优选C4‑
12
烷基或烷氧基；优选地，R1和R2彼此相同，选自C5‑
12
烷基或烷氧基；优选地，R1和R2的总碳原子数为10至24之间的整数，优选为12至20之间的整数；和/或R3选自C1‑6烷基、C3‑8脂环族烷基和C6‑
10
芳基，优选选自C1‑4烷基、C3‑6脂环族烷基、C6‑8芳基；和/或R1、R2、R3的总碳原子数为10～38，优选为11～34，更优选为14～30；优选地，所述通式I的膦酰基羟基羧酸为选自2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丙酸、2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丁酸、2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基
‑
3,3
‑
二甲基丁酸、2
‑
(二
‑
((2
‑
乙基己基)氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基
‑2‑
苯乙酸、2
‑
(二
‑
(己氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丙酸、2
‑
(二
‑
(辛氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丙酸、2
‑
(二
‑
(十二烷氧基)膦酰基)
‑2‑
羟基丙酸中的一种或多种。3.一种萃取体系，其包含选自权利要求1或2所述的膦酰基羟基羧酸和其盐中的一种或多种作为萃取剂。4.权利要求3所述的萃取体系，其为液相萃取体系或者固相萃取体系；特别地，所述液相萃取体系包含：作为萃取剂的选自权利要求1或2所述的膦酰基羟基羧酸和其盐中的一种或多种；和稀释剂；特别地，所述稀释剂选自：C5‑
16
烷烃；航空煤油；磺化煤油，液体石蜡；C5‑
16
脂环族烷烃；C6‑
10
芳烃；优选地，所述稀释剂为选自航空煤油、磺化煤油、庚烷和二甲苯中的一种或多种；特别地，在所述液相萃取体系中，所述膦酰基羟基羧酸或其盐与稀释剂的体积比为：膦酰基羟基羧酸或其盐：稀释剂＝1～60：40～99，优选为10～40：50～90；还优选为15～35：55～85；特别地，所述固相萃取体系为负载有选自权利要求1或2所述的膦酰基羟基羧酸和其盐中的一种或多种的树脂、多孔硅球、硅藻土；优选地，所述固相萃取体系为萃淋树脂。5.权利要求4所述的萃取体系，其中，所述液相萃取体系还包含辅助萃取剂和/或相改良剂；所述固相萃取体系还负载有辅助萃取剂；特别地，所述辅助萃取剂选自如下通式II的酸性磷或膦酸酯或其盐、如下通式III的磷酰基羧酸或其盐、如下通式IV的膦酰基羟基乙酸或其盐、如下通式V的含磷氨基酸化合物或其盐、如下通式VI的羧酸类萃取剂或其盐：
其中，Z为O或S；R4和R5各自独立选自C1‑
12
烷基、C1‑
12
烷氧基、
‑
R6‑
NH
‑
R7，R6为C1‑4亚烷基，R7为C1‑
12
烷基；其中，R
31
为取代或未取代的C1‑4直链亚烷基，所述取代的取代基选自C1‑3的烷基或苯基，优选为C1‑2的烷基或苯基；R
32
和R
33
各自独立地选自C1‑
12
烷基、C1‑
12
烷氧基、C1‑
12
烷氧基取代的C1‑6烷基、C1‑
12
烷氧基取代的C1‑6烷氧基，且R
31
、R
32...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖伍平，邝圣庭，邓必成，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：