串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅲ、进料级联动分离单元基本关系式

与传统流程中彼此独立的分离单元不同,联动萃取分离流程要求每一分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行。本系列文章之II已推导得到了无联动及出口联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元优化的基本关系式。当联动萃取流程中两个分离单元纵向衔接时,高层级分离单元提供水相/有机相料液给低层级分离单元,同时自低层级分离单元引出一个有机相/水相返回高层级分离单元作为萃取有机相/洗涤液使用,此时低层级分离单元的联动衔接位置在进料级,故可称为进料级联动。将基于对进料级联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元的萃取平衡和物料平衡分析,分别推导其料液为水相和有机相时的优化基本关系式。     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:IV、分离单元间的最优化衔接

联动萃取分离流程中的所有分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行,流程的优化设计包括分离单元的优化和分离单元间的联动衔接优化两个方面。本系列文章之Ⅱ和Ⅲ已推导得到了无联动、出口联动和进料级联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元优化的基本关系式,解决了分离单元自身的优化问题。本文给出了分离单元间横向衔接和纵向衔接对流程整体最小萃取量和最小洗涤量影响的定量计算方法,进而提出了分离单元间的优化衔接原则,同时还推导得到了优化条件下相关物料流量和各组分分流量的计算方法。     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计: V、流程设计实例

联动萃取工艺因其显著的降耗减排优势,已逐渐发展成为中国稀土分离行业中的基本技术。联动萃取分离流程中的所有分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行,流程的优化设计包括分离单元自身的优化和分离单元间联动衔接的优化两个方面。本系列的前4篇文章已经推导得到了联动萃取流程中不同类型分离单元的优化以及分离单元间联动衔接优化的理论计算公式,以一个La/Ce/Pr/Nd四组分分离为例,介绍如何使用前文推导结果设计得到一个具有理论最小萃取量和最小洗涤量的全分离流程。     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅵ、理论的应用拓展

本系列文章的前五篇推导得到了用于多组分联动萃取分离流程设计的基础理论,并通过一个四组分分离流程实例介绍了该设计理论的实际应用。本文是本系列文章的最后一篇,将探讨该理论的拓展应用。所有非联动萃取多组分分离流程都可以通过适当等效变换,转换为由联动萃取流程中基本分离单元组合得到的等效流程,本文通过任意切割比例的三组分两出口分离、三组分三出口分离以及三组分联动萃取全分离等效流程等不同工艺形式实例,介绍如何通过流程的等效变换,应用本系列文章中的理论公式解决稀土工业实践中不同类型工艺流程的参数计算问题。     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅰ、串级萃取分离过程的邻级杂质比

具有显著流程优化优势的联动萃取分离技术已成为中国稀土分离企业的主流技术,其工艺参数设计理论研究对促进技术进步具有十分重要的指导意义。近年来作者发展了串级萃取理论,给出了联动萃取流程最小萃取量和最小洗涤量理论下限的计算方法,解决了联动萃取分离流程优化过程中的基础理论问题。相关工作拟连载发表。首先引入邻级杂质比的概念,推导得到了邻级杂质比公式,分析了邻级杂质比的工艺意义,为后续联动萃取分离单元最小萃取量和最小洗涤量等公式的推导奠定基础。     

联动萃取分离流程设计理论的建立及其运用

稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离工艺流程的运行经济性不断提升。尤其是2000年后联动萃取分离工艺的出现,使得稀土萃取分离流程的酸碱消耗水平显著降低。联动萃取工艺在逐步成为中国稀土分离工业基本技术的同时,也极大促进了串级萃取理论的发展。近年,以邻级杂质比概念的提出和分析为基础建立了联动萃取分离流程设计理论,其中推导得到的系列理论公式可用于设计具有理论最小萃取量和最小洗涤量的多组份联动萃取全分离流程,无需通过动态模拟和静态计算即可实现。该理论方法也可用于非联动萃取流程优化工艺参数的计算。另外,理论公式推导和运用的同时也增进了对稀土萃取分离过程物料运行规律的理解。     

白云鄂博稀土矿联动萃取分离流程的经济技术指标比较

稀土联动萃取工艺以两出口工艺为设计基础。第一模块对原料进行了预分离,第二模块充分利用了稀土元素间的交换功能,省去了第一分离段的反萃及最后分离段的皂化工序。由于其具有酸碱消耗量低、操作方便、废水产生量小等特点,近年来被越来越多稀土分离企业所青睐。针对以氟碳铈和独居石混合矿为代表的白云鄂博稀土矿,根据生产实践经验和目前市场所需要的产品结构,提出了几种可行的P507-HCl体系联动萃取工艺流程。通过比较各联动工艺流程及传统两出口工艺流程的槽体级数、混合室容积大小、有机相和稀土存槽量、盐酸及液碱单耗、废水产生量,找出最优切割方式或联动模式,从而为白云鄂博稀土矿的联动萃取分离提供更优化工艺流程。     

原子吸收光谱法研究双水相体系对铬的选择性萃取分离效率

研究了乙醇-硫酸铵双水相体系对Cr(Ⅵ)的选择性萃取分离效率及其原子吸收光谱法(AAS)分析. 配制乙醇-硫酸铵双水相体系, 并考察不同种类盐, 盐用量, 酸度和时间对体系萃取分离效率的影响, 用AAS法测定体系对以重铬酸根形式存在的Cr(Ⅵ)的选择性萃取分离效率, 通过乙醇和水相的AAS法测定选择了最佳萃取分离条件, 在pH为4的酸性介质中把水相中的Cr(Ⅵ)萃取到乙醇相而Cr(Ⅲ)留在水相中, 使两种形态的铬彼此分离, 通过对醇相Cr(Ⅵ)和水相Cr(Ⅲ)的 AAS测定, 得到最佳测定条件及体系对Cr(Ⅵ)的萃取率为: 双水相体系的体积为10.0 mL, V(EtOH)∶V(H2O)=2∶3, (NH4)2SO4的质量为1.7 g, pH 4, Cr(Ⅵ)萃取率为90% 以上, Cr(Ⅲ)回收率为98%～108%. 本法可用于铬的形态分析.     

二已基-N,N-二乙基酰胺甲撑磷酸酯从盐酸介质中萃取钯(Ⅱ)的研究

研究了DHDECMP的二甲苯溶液从盐酸溶液中对钯(Ⅱ)的萃取。钯(Ⅱ)的分配比随水相盐酸浓度和有机相萃取剂浓度的增加而增加。当水相盐酸浓度大于0.5mol·l~(-1)时,萃取平衡可表示为 pd~(2 ) 2H~ 4Cl~- 2DHDECMP-(o)(?)[PdCl_4~(2-)·2H~ DHDECMP]_(o) DHDECMP以及萃取平衡后有机相的红外吸收谱表明,DHDECMP中的P=O基被质子化后与PdCl_4~(2-)缔合成离子对进入有机相而使Pd(Ⅱ)被萃取。     

高速逆流色谱法对当归中石油醚萃取部位化学成分的分离纯化

采用高速逆流色谱法对当归石油醚萃取部位中4个主要化学成分进行分离纯化。选择Arizona溶剂体系作为高速逆流色谱分离的溶剂系统,经过实验条件优化,确定最佳溶剂为:正己烷-乙酸乙酯-甲醇-水(体积比6∶0.6∶3∶1)。高速逆流色谱分离时,采用有机相(上相)为固定相,水相(下相)为流动相,正相洗脱,流速为2mL/min,转速为900r/min,检测波长为254nm。当归石油醚萃取部位中的4种化学成分获得较好分离,经高效液相色谱检测,其纯度分别为78.5%、93.2%、98.9%、88.7%。通过1HNMR、IR和质谱分析,鉴别出其中1种化合物为藁本内酯。     

“抑制-萃取”法从含铁酸溶液中选择性提钒

酸法浸出石煤提钒因具有环保、金属收率高的特点而备受关注,但同时进入母液的铁(高含量的Fe³⁺)严重影响了钒的富集和产品生产。 对此,本文提出一种基于“抑制-萃取”效应的钒/铁分离混合萃取体系(P507(2-乙基己基磷酸-单2-乙基己基酯)+ N235(三辛/癸烷基叔胺)+磺化煤油),并详细研究了各因素对钒铁分离和钒富集的影响规律。 结果表明,P507是钒铁萃取的主体,N235不具萃Fe³⁺能力,是产生抑制铁萃取的关键因素,其浓度越高铁萃取率越低;对于酸度较高(pH≤0.4)的原料液钒/铁的分离效果仍较好,这表明了该“抑制-萃取”混合萃取体系对高酸度浸出液钒/铁分离的适用性。 采用氨水从负载有机相中反萃取钒铁,当氨水浓度为6 mol/L时钒的反萃率99%以上,25 ℃,V(有机相)∶V(水相)=2∶1时的反萃液中钒质量浓度14.73 g/L,铁质量浓度小于0.022 g/L,m(V)/m(Fe)=669.5。 该“抑制-萃取”法分离钒/铁操作简单、经济高效,极具工业化前景。     

分馏萃取分离稀土的数学模拟—HEH(EHP)-煤油-HNO_3-(Sm-Gd)(NO_3)_3体系

进行了HEH(EHP)-煤油-HNO_3-(Sm-Gd)(NO_3)_3体系的萃取平衡实验与分馏萃取实验。串级实验得到了水相出口Sm的纯度为96.7％,有机相出口Gd的纯度>99％的结果。应用萃取平衡实验数据建立了计算简便、精度较高的半经验两相分配模型:?Hi_3~aXj_(i4)~aYj_(i5)~a(i,j=1,2)。给出了由各级平衡分配模型和物料衡算式组成的非线性方程组—一串级模型。介绍了模拟计算所用的矩阵解法及其FORTRAN程序,计算所得各级金属离子浓度、水相酸度、以及自由萃取剂浓度的分布与实验值符合程度较高。     

N1923从碱性氰化液中萃取金(Ⅰ)的研究

采用放射性同位素198Au示踪法研究了伯胺N1923和TBP从碱性氰化液中萃取金(Ⅰ),考察了酸化率、水相pH值、萃取剂浓度等对萃取率的影响,以及NaOH对载金有机相的反萃作用。结果表明,TBP含量大于20％,酸化的N1923与KAu(CN)2摩尔比值在11时,金能够完全被萃取。载金有机相可采用0.1mol·L-1的NaOH溶液定量反萃。机理研究表明,伯胺和TBP萃取Au(CN)2-,符合BC类协同萃取机理。当金浓度大于10g·L-1时,在萃取有机相中形成纳米级的聚集体。     

有机溶剂萃取在火焰原子吸收光谱上的应用

早在1961年就开始应用有机溶剂萃取法于原子吸收光谱,十多年来,此方法已得到广泛的应用,特别引起人们注意的是直接将有机萃取相喷到火焰中以测定各种金属元素,这是由于其具有下列的优点: 1.直接将有机相喷到火焰中进行测定,一般金属的灵敏度较其在水相时提高约2-8倍。 2.起到富集被测元素的作用,相对灵敏度又可提高约1-2个数量级。 3. 分离干扰元素。 4. 分离大量的盐类,便于任何燃烧器操作。但是采取萃取步骤后,分析所需时间相应延     

用三辛胺和正辛醇络合萃取羟基乙酸的机理研究

以三辛胺和正辛醇为萃取剂,对羟基乙酸进行萃取分离,通过萃取有机相红外谱图的分析,得出络合萃取过程中羟基乙酸与萃取相之间的成键机理为离子缔合与氢键结合。然后,根据萃取中存在的络合萃取平衡、物理萃取平衡和电离平衡,推导出羟基乙酸分配系数模型公式。将达到平衡时的油水两相羟基乙酸浓度值与分配系数的模型公式相结合,得出萃取形成的络合物中,羟基乙酸与三辛胺的结合比例为1∶1和2∶1。     

TBP-二甲苯萃取分离荧光法测定人体尿中微量铀

研究了磷酸三丁酯 (TBP) 二甲苯直接从人体尿样中采用萃取有机相烧制荧光球珠萃取分离铀 ,荧光法测定人体尿样中的微量铀。结果表明 ,方法的回收率达 98% ,相对标准偏差≤± 12 % ,最低检测浓度为 1× 10 - 7g·L- 1(5× 10 - 10 g/球 )。     

纯铂、纯钯中微量硅的萃取分光光度测定

方法基于3.8——4.3NH_2SO_4介质中,用乙酸乙酯萃取硅钼黄与主体铂和钯分离,经还原为硅钼蓝后的有机相颜色不稳定,部分进入水相,加入正丁醇做稳定剂,以含有抗坏血酸的硫酸联胺和二氧化锡还原,颜色很稳定。 1.主要试剂:钼酸钠溶液(5％):5g钼酸钠溶于23ml水中,滴加1:3H_2SO_4至pH2-3,放置15分钟,加20ml 1:3H_2SO_4,用乙酸乙酯萃取提纯后水相放入聚四氟乙烯烧杯中,蒸发除去乙酸乙酯,用水稀至100ml;硫酸联胺溶液:取100ml硫酸联胺饱和溶液(用0.5NH_2SO_4配制),加1—1.5g     

分馏萃取分离稀土的数学模拟—HEH(EHP)-煤油-HNO3-(Sm-Gd)(NO3)3体系

进行了HEH(EHP)-煤油-HNO₃-(Sm-Gd)(NO₃)₃体系的萃取平衡实验与分馏萃取实验。串级实验得到了水相出口Sm的纯度为96.7%,有机相出口Gd的纯度>99%的结果。应用萃取平衡实验数据建立了计算简便、精度较高的半经验两相分配模型: H_i3^aXj_i4^aYj_i5^a(i,j=1,2)。给出了由各级平衡分配模型和物料衡算式组成的非线性方程组—串级模型。介绍了模拟计算所用的矩阵解法及其FORTRAN程序,计算所得各级金属离子浓度、水相酸度、以及自由萃取剂浓度的分布与实验值符合程度较高。     

N_5O_3-TRPO混合萃取剂从碱性氰化液中萃金

研究 N5O3- TRPO混合萃取剂从碱性氰化液中萃取金 ,考察了平衡时间、水相初始 PH值、水相离子强度、金浓度、N5 0 3浓度、磷类添加剂的种类及其浓度、稀释剂、温度、相比等因素对金萃取率的影响 ,绘制了萃取等温线 ,测定了金的饱和容量 ,考察了所选定的萃取体系对银 ( )、铁 ( )、铜 ( )、镍 ( )、锌 ( )的萃取性能 ,计算出了金与这些杂质元素的分离系数。研究了负载有机相中金的反萃。结果表明 N5O3- TRPO ROH正十二烷体系对 Au( CN) 2 具有较高的萃取率和选择性 ,可应用于碱性氰化液中金的萃取分离。     

基于手性配体交换反应立体选择性萃取分离氧氟沙星对映体

基于配体交换反应,研究了氧氟沙星对映体在含有Cu²⁺和N-n-十二烷基-L-脯氨酸手性配体(L)两相体系中的分配平衡.在不同pH条件下,考察了Cu²⁺在含有N-n-十二烷基-L-脯氨酸两相中的分布;研究了pH,Cu²⁺浓度,手性配体浓度等因素对氧氟沙星对映体在两相中的分配系数(K)和分离因子(α)的影响.实验结果表明,N-n-十二烷基-L-脯氨酸对R-氧氟沙星对映体萃取能力大于对S-对映体的萃取能力;pH对K和α的影响很大,在pH值小于3.5时,L₂Cu二元配合物的生成在热力学上看是不适宜的,萃取时pH宜大于3.5;手性配体和Cu²⁺摩尔比为2:1,K和α最佳;使用2×1中空纤维膜对氧氟沙星对映体进行萃取分离,出口水相氧氟沙星对映体浓度比值(S/R)约为1.72.