CN101628868A - 一种制取无毒异辛酸稀土方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制取无毒异辛酸稀土方法，将30％浓度的氢氧化钠和异辛酸(RCOOH)投入皂化釜，升温至70－80℃，pH7－8搅拌40min；再将皂化液输入络合萃取，投入氯化稀土(TREO)溶液和规定质量分的200#溶剂油，升温至70－80℃，搅拌40min；经络合萃取后溶液进入静置分层，降温冷却至10－15℃，分出下层水相；有机相进入脱水，升温至110－120℃，40min，脱去H2O；脱水后有机相进入调稀土含量工序，通过加减200#，使稀土含量达到要求；再经过滤，使制品细度达到≤15μm，制得成品异辛酸稀土(3(C8H15O2)·RE)，具有制品收率高，工艺方法简单、温和，总工艺流程短。
Description
技术领域
本发明涉及一种制取异辛酸稀土方法，更具体地说是涉及一种制取无毒异辛酸稀土方法，适合于工业化生产。
背景技术
异辛酸稀土(2-乙基己酸稀土)，英文名：Rare-earth Octoate；Rare-earth isooctanoate。分子式：3(C8H15O2)·RE
结构式
浅黄色均..匀透明液体。
该制品利用了我国极为丰富的稀土资源，对PVC塑料制品有明显的热稳定作用，消除了铅、镉的毒性，是新一代安全无毒、价廉、高效的PVC用热稳定剂，还可与其它金属盐复配成复合热稳定剂，起到协同作用；在涂料及油墨中它作为代铅催干剂，消除了涂料毒性和对环境生态和人类健康带来的危害，作为新型涂料催干剂，它与钴催干剂配合使用，可有效减少钴催干剂的用量，全部替代铅、锰、锌、钙等辅助催干剂。
目前，制取异辛酸稀土的主要方法有熔融法和置换法两种。熔融法，是将羧酸升温至150℃，加入金属氧化物(或金属盐)，直接进行皂化反应，直到皂化完全，也称一步法。熔融法工艺简单，设备要求不高，可获得金属含量较高的制品，但缺点明显，即金属皂质量差。置换法，是将羧酸制成钠皂，然后加金属盐溶液进行置换反应，得羧酸金属皂，金属皂质量较好。国内已有人对异辛酸稀土的合成方法进行了研究，个别厂家有所生产，但对氯化稀土体系沉淀法合成方法对稀土回收利用未见文献报道。本发明采用在一定稀土浓度下，与异辛酸进行液-液络合交换萃取法制取异辛酸稀土新方法，建立了水相中的稀土回收利用和通过加特殊助剂回收游离200#溶剂和氯化钠，排放水无污染排放新方法。制品异辛酸稀土收率高、成本低、无毒、环保无污染，可实现工业规模化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种制取无毒异辛酸稀土方法，收率高、成本低、无毒、环保无污染，可实现工业规模化生产。
本发明的目的是这样实现的，一种制取无毒异辛酸稀土方法：
1.1化学反应原理
RCOOH+NaOH→RCOONa+H2O
3RCOONa+RE3+→(RCOO)3RE+3Na+
3RCOONa+RE3++RCOOH→(RCOO)3RE·RCOOH+3Na+
式中：R＝CH3(CH2)3CH(C2H5)
1.2合成过程
首先将30％浓度的氢氧化钠(NaOH)和异辛酸(RCOOH)投入皂化釜，升温至70-80℃，PH7-8搅拌40min；再将皂化液输入络合萃取，投入最佳浓度的氯化稀土(TREO)溶液和规定质量分的200#溶剂油，升温至70-80℃，搅拌40min；经络合萃取后溶液进入静置分层，降温冷却至10-15℃，分出下层水相；有机相进入脱水，升温至110-120℃，40min，脱去H2O；脱水后有机相进入调稀土含量工序，通过加减200#’使稀土含量达到Q/SZH08-200849标准规定的要求；再经过滤，使制品细度达到≤15μm，到此，制得成品异辛酸稀土(3(C8H15O2)·RE)。
静置分层后的水相及脱水中脱出的水相，经加适量NaOH进入沉淀，经加助剂P507萃取剂(2-乙基己基酸磷酸单酯，粗酸值180mgKOH/g环烷酸和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的混合物，混合比例为0.55∶0.3∶0.15)，使稀土重新进入络合萃取，回收残存游离200#溶剂沉淀后氯化钠经冷却、干燥后回收，排放水达到VOC等环保要求指标排放。
1.3合成条件选择实例及确定
1.3.1反应时间
在异辛酸，氢氧化钠、氯化稀土mol比为1∶0.9∶0.25，200#溶剂500ml，反应温度80℃条件下，反应时间与稀土收率关系见下表1：
表1反应时间与稀土收率关系表
| 编号 | 反应时间min | RE ％ | 收率％ |
| SZH07-1 | 30 | 4.34 | 90.33 |
| SZH07-2 | 40 | 4.40 | 96.30 |
| SZH07-3 | 60 | 4.32 | 91.25 |
1.3.2反应温度
反应温度升高，反应速度快，稀土收率高，制品稳定性好；温度过高，稀土收率反而下降，制品色泽加重。在各种物料比相同条件下，反应温度与稀土收率关系见下表2：
表2反应时间与稀土收率关系表
| 编号 | 反应温度℃ | RE ％ | 收率％ |
| SZH07-4 | 60～70 | 4.35 | 91.53 |
| SZH07-5 | 70～80 | 4.46 | 95.37 |
| SZH07-6 | 80～90 | 4.39 | 95.32 |
1.3.3皂化PH值
皂化中PH值较小，稀土收率低，PH值较大时，稀土收率升高，但PH值过大时，稀土收率反而降低。当PH＜6时出现沉淀，稀土收率很低。皂化时PH值与稀土收率关系见下表3：
表3皂化PH值与稀土收率关系表
| 编号 | PH | RE ％ | 收率％ |
| SZH07-7 | 6～7 | 4.24 | 84.27 |
| SZH07-8 | 7～8 | 4.58 | 95.40 |
| SZH07-9 | 8～9 | 4.46 | 90.03 |
1.3.4碱液浓度
在各种物料比相同，温度80℃，皂化时间40min的条件下，碱液浓度与稀土收率见下表4：
表4碱液浓度与稀土收率关系表
| 编号 | 碱液浓度％ | 收率％ |
| SZH07-10 | 20 | 93.10 |
| SZH07-11 | 30 | 95.30 |
| SZH07-12 | 40 | 94.00 |
1.3.5稀土料液浓度
在各种物料比相同条件下，稀土料液浓度与稀土收率有较密切关系，浓度较低，收率低；浓度过高，收率不升反降，见下表5：
表5稀土料液浓度与稀土收率关系表
| 编号 | 浓度g/l | 收率％ |
| SZH07-13 | 40 | 90.10 |
| SZH07-14 | 60 | 95.20 |
| SZH07-15 | 75 | 87.40 |
1.3.6200#溶剂用量
本发明200#溶剂是重要反应介质，用量多少直接影响分层状况和回收的难易。量小，分相困难；过量，浪费，后处理不易。在异辛酸，氢氧化钠、氯化稀土mol比1∶0.9∶0.25，温度80℃，反应时间40min时，200#溶剂用量与稀土收率关系是下表6：
| 编号 | 200#用量/ml | 收率％ | 分相状况 |
| SZH07-16 | 400 | 87.75 | 快，水相清 |
| SZH07-17 | 500 | 92.5 | 快，水相清 |
| SZH07-18 | 600 | 93.05 | 快，水相清 |
1.3.7合成条件经选择确定，合成条件：PH＝7.5，反应温度80℃，反应时间40min，碱液浓度30％，稀土料液浓度60g/l，在异辛酸、氢氧化钠、氯化稀土mol比1∶0.9∶0.25时，200#溶剂用量500ml。
本发明的优点是本发明所制取的含稀土4％，6％，8％异辛酸稀土的各项技术指标符合企业标准Q/SZH07-200849液体助剂标准。本发明采用在较高稀土浓度下，与异辛酸钠进行液-液络合交换萃取法制取异辛酸稀土新方法，建立了水相中的稀土回收利用的新方法。在最佳工艺条件下，稀土的总转化率达到99％以上，稀土的收率可达到96％以上。本发明方法简单、温和，并省去了水洗、蒸馏等工序，使整个工艺流程时间大大缩短。本发明方法中，还通过加特殊助剂，成功回收游离200#溶剂和氯化钠，无三废污染。新制成品无毒、无害，是优良的铅、镉助剂替代品，现已实现工业规模化生产。上面年提的助剂，成分是P507萃取剂(2-乙基己基酸磷酸单酯，粗酸值180mgKOH/g环烷酸和聚氧乙烯聚氧丙烯醚的混合物，混合比例为0.55∶0.3∶0.15。
附图说明
下面结合工艺流程图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1本发明的工艺流程框图。
3.1、皂化
按本发明最佳物料比将定量的异辛酸[CH3(CH2)3CH(C2H5)COOH]和30％浓度的氢氧化钠(NaOH)投入皂化釜，升温至80℃，调PH值7.5，搅拌40min，得异辛酸钠(RCOONa)。
3.2、络合萃取
按最佳合成条件投入定量的200#溶剂和氯化稀土溶液，升温至80℃，搅拌40min。
3.3、静置分层
络合萃取后反应液输入静置槽中，冷却降温至10-15℃，分层；分出下层水相，分析水相中稀土的含量，计算稀土的转化率；分出上层有机相，测定稀土含量，计算异辛酸稀土的收率。
3.4、脱水
有机相溶液，升温至120℃以内，脱去有机相中的水分。
3.5、调稀土含量
通过调节200#溶剂，使制品异辛酸稀土的稀土含量达到Q/SZH07-200849规定的出厂技术指标。
3.6、过滤、出成品
经过滤后的异辛酸稀土制品的细度指标达到Q/SZH07-200849规定的≤15μm。至此，合格的异辛酸稀土制成。
3.7、制成品异辛酸稀土3(C8H15O2)·RE主要技术指标如下：
外 观：浅黄色均匀透明液体
稀土含量 ％：4±0.2，6±0.2，8±0.2
细度 μm：≤15
溶剂中溶解性：全溶
溶液 稳定性：透明无析出物
闪点 (℃)：≥30
具体实施方式
实施例1：首先将30％浓度的氢氧化钠(NaOH)和异辛酸(RCOOH)投入皂化釜，升温至70℃，PH7搅拌40min；再将皂化液输入络合萃取，投入最佳浓度的氯化稀土(TREO)溶液和规定质量分的200#溶剂油，升温至70℃，搅拌40min；经络合萃取后溶液进入静置分层，降温冷却至10℃，分出下层水相；有机相进入脱水，升温至110℃，40min，脱去H2O；脱水后有机相进入调稀土含量工序，通过加减200#’使稀土含量达到Q/SZH08-200849标准规定的要求；再经过滤，使制品细度达到≤15μm，到此，制得成品异辛酸稀土(3(C8H15O2)·RE)。
实施例2：首先将30％浓度的氢氧化钠(NaOH)和异辛酸(RCOOH)投入皂化釜，升温至75℃，PH7.5搅拌40min；再将皂化液输入络合萃取，投入最佳浓度的氯化稀土(TREO)溶液和规定质量分的200#溶剂油，升温至75℃，搅拌40min；经络合萃取后溶液进入静置分层，降温冷却至12℃，分出下层水相；有机相进入脱水，升温至115℃，40min，脱去H2O；脱水后有机相进入调稀土含量工序，通过加减200#’使稀土含量达到Q/SZH08-200849标准规定的要求；再经过滤，使制品细度达到≤15μm，到此，制得成品异辛酸稀土(3(C8H15O2)·RE)。
实施例3：首先将30％浓度的氢氧化钠(NaOH)和异辛酸(RCOOH)投入皂化釜，升温至80℃，PH8搅拌40min；再将皂化液输入络合萃取，投入最佳浓度的氯化稀土(TREO)溶液和规定质量分的200#溶剂油，升温至80℃，搅拌40min；经络合萃取后溶液进入静置分层，降温冷却至15℃，分出下层水相；有机相进入脱水，升温至120℃，40min，脱去H2O；脱水后有机相进入调稀土含量工序，通过加减200#’使稀土含量达到Q/SZH08-200849标准规定的要求；再经过滤，使制品细度达到≤15μm，到此，制得成品异辛酸稀土(3(C8H15O2)·RE)。
Claims (1)
1、一种制取无毒异辛酸稀土方法，其特征是：首先将30％浓度的氢氧化钠(NaOH)和异辛酸(RCOOH)投入皂化釜，升温至70-80℃，PH7-8搅拌40min；再将皂化液输入络合萃取，投入最佳浓度的氯化稀土(TREO)溶液和规定质量分的200#溶剂油，升温至70-80℃，搅拌40min；经络合萃取后溶液进入静置分层，降温冷却至10-15℃，分出下层水相；有机相进入脱水，升温至110-120℃，40min，脱去H2O；脱水后有机相进入调稀土含量工序，通过加减200#’使稀土含量达到Q/SZH08-200849标准规定的要求；再经过滤，使制品细度达到≤15μm，到此，制得成品异辛酸稀土(3(C8H15O2)·RE)。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106751064A (zh) * | 2016-12-10 | 2017-05-31 | 包头稀土研究院 | 一种磷或膦酸脂类稀土化合物pvc热稳定剂 |
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2009
- 2009-08-18 CN CN200910013220A patent/CN101628868A/zh active Pending
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