CN103882227A - 一种铷钾分离新型萃取剂及分离方法 - Google Patents

一种铷钾分离新型萃取剂及分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及的是一种铷钾分离新型萃取剂4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚及铷钾分离方法，以4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚为萃取剂，D60等溶剂油为稀释剂，萃取分离弱碱性高钾卤水中的铷，铷的单级萃取率可达到85%以上，铷钾分离系数可达到30以上，负载铷的有机相经酸性溶液反萃，得到的富集液可经蒸发浓缩制得RuCl、RuNO3等铷盐产品。相比于常用的铷萃取剂4-叔丁基-2-(α-甲苄基)苯酚，新型萃取剂4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚具有分离效率高、合成方法简单、价格低廉、萃取条件温和等优点。本萃取剂适用于地下卤水、盐湖卤水及固体矿分解后的含铷溶液。

Description

一种铷钾分离新型萃取剂及分离方法
技术领域
铷作为一种稀散金属在高科技领域具有特殊的用途，可以用来制作夜视仪，光电转换材料，有机合成催化剂，激光器以及抗癌药物等。自然界中铷常与其他金属共存在锂云母、铯榴石、天然光卤石、锂铯榴石、盐湖卤水及地下卤水中。据报道92%以上的铷资源存在于盐湖卤水、地下卤水等液体矿产资源中，尤其是我国四川盆地、江汉盆地地下卤水及新疆盐湖卤水中铷含量高达30mg/L以上，是铷的重要资源。但由于铷与大量的性质极为相近的碱金属元素钾、钠共存，使得卤水中铷的提取具有极大的难度，致使大量卤水中铷资源未得到合理利用。卤水中的钠可通过蒸发结晶方法预分离，而钾由于在蒸发过程中与铷生成铷光卤石共存，难以通过蒸发结晶方法分离。因此，卤水中铷分离提取的技术关键及难题是铷与大量的物理化学性质非常接近的钾的分离。本发明涉及一种铷的高效萃取剂及铷钾分离技术，属化工材料领域。 
背景技术
溶剂萃取是近年来研究较多、应用较广、发展较快的分离技术。4-叔丁基-2-(α-甲苄基)苯酚(t-BAMBP)、邻苯二酚等作为铷、铯的特效萃取剂研究已有报道，其中研究较多的是t-BAMBP，主要用于云母等固体矿中铷、铯的分离提取，其原理为萃取剂结构中的羟基与铷形成络合物进入有机相，与其他组分分离。但该萃取剂价格昂贵，并需要在较高的碱度下（1mol/L NaOH）完成铷萃取分离，单级萃取率不高，铷钾分离系数β只能达到15左右。因此开发对铷具有高选择性、萃取条件温和且价格相对低廉的新型铷萃取剂，建立高效分离提取铷技术，开发利用卤水及固体矿中伴生的铷资源，具有巨大的经济与战略意义。 
发明内容
本发明的目的正是为了克服已有铷萃取剂的缺点与不足，在研究萃取剂结构与萃取性能关系的基础上，对4-叔丁基-2-(α-甲苄基)苯酚结构进行改造，依据萃取能力由空腔和羟基间的平衡控制的机理，以甲基替代叔丁基，降低叔丁基的空间位阻效应，减小其对体积较大的铷离子的阻碍，提高铷与萃取剂的反应效率，提高铷钾分离系数。以苯乙烯、甲酚为原料，环己烷为溶剂，在利用水热晶化法合成的介孔分子筛Fe-Al-MCM-41等催化剂存在下，通过傅克烷基化反应合成得到了一种新型高效铷萃取剂4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚。图1为该萃取剂的结构式，图2为萃取剂4-叔丁基-2-(α-甲苄基)苯酚的结构式。 
以D60等溶剂油作为稀释剂，4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚为萃取剂，萃取分离铷钾比为1:10的碱性原料液，铷的一次萃取率可达到85%以上，铷钾分离系数可达到30以上，负载铷的有机相经酸性溶液反萃，可得到的富集液。富集液中铷钾比达到2.8:1。此萃取剂的合成原料来源丰富，合成工艺简单，生产成本低，并且可在较低的碱性体系中萃取分离铷，相比于目前使用的t-BAMBP，该萃取剂具有萃取条件温和，分相速度快，不乳化，溶损小，铷的反萃率高，适用范围广等优势。 
附图说明
图1是4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚结构式；图2是4-叔丁基-2-(α-甲苄基)苯酚结构式；图3是本发明方法的工艺流程示意图。 
具体实施方式
实例1 
在20℃条件下，卤水料液中Rb+=100mg/L，K+=1g/L。以4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚为萃取剂，D60溶剂油为稀释剂，萃取剂浓度0.5mol/L，萃取有机相:水相（O/A）=3:1，控制料液碱度为0.20 mol/L氢氧化钠浓度，萃取时间为2分钟，经一级萃取铷的萃取率达87.08%，钾的萃取率9.38%，铷钾分离系数为41.40。将负载有铷的有机相用1.5mol/L盐酸溶液反萃，反萃相比O/A=5:1，铷的反萃率达到85%，钾的反萃率大于95%，反萃液中铷钾浓度分别为Rb+=123.36mg/L，K+=148.67mg/L。经一次萃取、反萃后，铷的回收率为74.02%。
实例2 
在20℃条件下，卤水料液中Rb+=1g/L，K+=10g/L。以D80溶剂油为稀释剂，4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚为萃取剂，萃取剂浓度0.6 mol/L，萃取相比O/A=2.5:1，氢氧化钠浓度为0.20 mol/L，萃取2分钟：铷的单级萃取率为86%，钾的萃取率9.71%，铷钾分离系数为33.45。然后将负载有铷的有机相用2.0mol/L盐酸溶液反萃，反萃相比O/A=5:1，铷的反萃率达到85%，反萃液铷钾浓度分别为Rb+=1.34g/L，K+=1.86g/L。
实例3 
在20℃条件下，卤水料液中Rb+=6g/L，K+=60g/L。以D100溶剂油为稀释剂，4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚为萃取剂，萃取剂浓度1.0 mol/L，萃取相比O/A=3:1，氢氧化钠浓度为0.30 mol/L，萃取两分钟，经一级萃取：铷的萃取率为85.68%，，钾的萃取率15.79%,铷钾分离系数为31.92。然后将负载有铷的有机相用3.0mol/L盐酸溶液反萃，反萃相比O/A=5:1，铷的反萃率达到85%，反萃液铷钾浓度分别为Rb+=7.30g/L，K+=15.01g/L。
工艺流程如图3所示。 

Claims (5)

1.4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚萃取分离提取铷的方法，以4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚为萃取剂，D60等溶剂油为稀释剂，在碱性溶液中萃取分离含铷溶液中的铷，萃取相经盐酸等酸性溶液反萃后，蒸发结晶得到氯化铷、硫酸铷、硝酸铷等产品。
2.如权利要求1所述的对4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚萃取分离提取铷的方法，其含铷溶液为地下卤水、盐湖卤水及固体矿分解后的溶液；料液中铷的浓度范围为：10mg/L-20g/L；料液碱度为0.1mol/L-2mol/L。 
3.如权利要求1所述的酸性反萃剂包含硫酸、硝酸、磷酸等酸性溶液，酸溶液浓度为0.1-5mol/L。
4.如权利要求1所述的4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚萃取分离提取铷的方法中D60等溶剂油包括D80、D100、200#溶剂油、磺化煤油、二甲苯等。
5.权利要求1-4中所述的对4-甲基-2-（α-甲苄基）苯酚萃取分离提取铷的方法，萃取、反萃相比为1：5至10：1，萃取及反萃时间为1-10分钟。
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