【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及稀土金属分离，具体涉及一种萃取分离钪的萃取剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钪(iii)金属及其化合物具有优异的化学和力学性能，广泛应用于能源化学、航空航天、电子器件、医疗、材料和化工等领域。在2016年，钪被中国列为矿业战略资源。由于钪与其他矿物伴生，钪回收过程复杂、效率低、成本高，制约了其在高端技术上的进一步发展。基于上述原因，开发绿色高效的钪回收体系至关重要。
2、钪回收的方法有很多，目前常用的有沉淀法、离子吸附法和溶剂萃取法等。其中，液-液萃取是最简单有效的钪回收方法之一。然而，传统液-液萃取中会使用挥发性有机溶剂(磺化煤油、正庚烷、氯仿等)，其对环境有害。为了避免这种危害，在液-液萃取过程中开发了离子液体。离子液体用作萃取剂时，需要用到有机稀释剂或者离子液体稀释剂，有机稀释剂与绿色相违背，离子液体稀释剂会增加金属回收成本。现有报道的具有较短烷基链的羧酸基离子液体，可以直接用于金属钪的液-液萃取回收，但是羧酸基离子液体在水相中的溶解损失相当高，这不利于环境和离子液体的循环。具有长烷基链的羧酸基离子液体用于直接液-液萃取时需要提高萃取温度或用水预饱和的离子液体以降低粘度，但是这类离子液体通常合成过程复杂，而且需要有机溶剂的参与。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种萃取分离钪的萃取剂及其制备方法和应用。
2、为了实现上述目的，本专利技术的实施例在第一方面提出了一种萃取分离钪的萃取剂，其特征在于，所述萃取剂的结构如式ι
3、
4、根据本专利技术实施例的一种萃取分离钪的萃取剂，相较于现有的短烷基链的羧酸基离子液体，该萃取剂的组分在萃取过程中没有进入到水相，尤其是对环境有害的含f阴离子[tf2n]-，该萃取剂可以循环使用，可以选择性地从其它稀土金属中分离出钪(iii)，具有较高的分离效率和萃取率，对钪的萃取率可达100％。
5、本专利技术的实施例在第二方面提供了上述萃取剂的制备方法，如式ι所示的萃取剂是通过月桂基甜菜碱与双三氟甲烷磺酰亚胺锂于水相中反应合成；如式ⅱ所示的萃取剂是通过椰油酰胺丙基甜菜碱与双三氟甲烷磺酰亚胺锂于水相中反应合成。
6、根据本专利技术实施例的制备方法，该方法选择了便宜易得的甜菜碱衍生物型两性表面活性剂为原料，合成方法简单环保，降低了该萃取剂的合成成本，使该萃取剂的合成过程简单化，便于大量合成，该萃取剂的组分在萃取过程中没有进入到水相，尤其是对环境有害的含f阴离子[tf2n]-，该萃取剂可以循环使用，可以选择性地从其它稀土金属中分离出钪(iii)，具有较高的分离效率和萃取率，对钪的萃取率可达100％。
7、可选地，如式ι所示的萃取剂的制备包括：在100ml圆底烧瓶中加入18.4197g 30％月桂基甜菜碱水溶液与含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂2.8709g的水溶液，在室温下搅拌1小时后，向上述混合溶液中滴加1mol/l的hcl溶液，直到溶液的ph不再改变，连续搅拌1小时，使反应充分；在室温下静置，直到离子液体与水相完全分离，丢弃水相，用蒸馏水多次洗涤离子液体，直到没有cl-，将离子液体真空干燥即可；
8、如式ⅱ所示的萃取剂的制备包括：在100ml圆底烧瓶中加入17.8191g 35％的椰油酰胺丙基甜菜碱水溶液与含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂2.8709g的水溶液，在室温下搅拌1小时后，向上述混合溶液中滴加1mol/l的hcl溶液，直到溶液的ph不再改变，连续搅拌1小时，使反应充分；在室温下静置，直到离子液体与水相完全分离，丢弃水相，用蒸馏水多次洗涤离子液体，直到没有cl-，将离子液体真空干燥即可。
9、本专利技术的实施例在第三方面提供了上述萃取剂在钪分离回收中的应用。
10、根据本专利技术的实施例，该萃取剂可以循环使用，可以选择性地从其它稀土金属中分离出钪(iii)，具有较高的分离效率和萃取率，对钪的萃取率可达100％。
11、可选地，如式ι所示的萃取剂在萃取时，萃取平衡时间为40分钟，水相5ml，钪浓度0.005mol/l，nano3浓度为0.5mol/l，ph为3，m[laur][tf2n]为0.0816g，最为优选；如式ⅱ所示的萃取剂在萃取时，萃取平衡时间为40分钟，水相5ml，钪浓度0.005mol/l,nano3浓度为0.5mol/l，ph为3，m[coca][tf2n]为0.0921g，最为优选。
12、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种萃取分离钪的萃取剂，其特征在于，所述萃取剂的结构如式Ι所示或式Ⅱ所示：
2.权利要求1所述的萃取剂的制备方法，其特征在于，如式Ι所示的萃取剂是通过月桂基甜菜碱与双三氟甲烷磺酰亚胺锂于水相中反应合成；如式Ⅱ所示的萃取剂是通过椰油酰胺丙基甜菜碱与双三氟甲烷磺酰亚胺锂于水相中反应合成。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，如式Ι所示的萃取剂的制备包括：在100mL圆底烧瓶中加入18.4197g 30％月桂基甜菜碱水溶液与含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂2.8709g的水溶液，在室温下搅拌1小时后，向上述混合溶液中滴加1mol/L的HCl溶液，直到溶液的pH不再改变，连续搅拌1小时，使反应充分；在室温下静置，直到离子液体与水相完全分离，丢弃水相，用蒸馏水多次洗涤离子液体，直到没有Cl-，将离子液体真空干燥即可；
4.如权利要求1所述的萃取分离钪的萃取剂在钪分离回收中的应用。
5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，如式Ι所示的萃取剂在萃取时，萃取平衡时间为40分钟，水相5mL，钪浓度0.005mol/L，NaNO3浓度为0.5mol
...【技术特征摘要】
1.一种萃取分离钪的萃取剂，其特征在于，所述萃取剂的结构如式ι所示或式ⅱ所示：
2.权利要求1所述的萃取剂的制备方法，其特征在于，如式ι所示的萃取剂是通过月桂基甜菜碱与双三氟甲烷磺酰亚胺锂于水相中反应合成；如式ⅱ所示的萃取剂是通过椰油酰胺丙基甜菜碱与双三氟甲烷磺酰亚胺锂于水相中反应合成。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，如式ι所示的萃取剂的制备包括：在100ml圆底烧瓶中加入18.4197g 30％月桂基甜菜碱水溶液与含有双三氟甲烷磺酰亚胺锂2.8709g的水溶液，在室温下搅拌1小时后，向上述混合溶液中滴加1mol/l的hcl溶液，直到溶液的ph不再改变，连续搅拌1小时，使反...
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