CN108070718A - 一种双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法 - Google Patents

一种双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法 Download PDF

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Abstract

一种双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法，其主要是将非离子表面活性剂、含钼水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，非离子表面活性剂的质量分数为10～20％，钼(VI)的质量分数为0.1～3％，盐的质量分数为8～12％；调节pH值至1～7，将其在30～60℃搅拌10～60min后，将其静置分相，相分离10～60min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；反萃取温度40～70℃，时间20～60min，相分离20～60min，负载钼(VI)的非离子表面活性剂相与碳酸铵水溶液相的相比为1～4:1，反萃取产物为钼酸铵。本发明萃取速率快、相分离良好，钼(VI)单级萃取率达94％以上，钼(VI)单级反萃取率达95％以上。

Description

一种双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，特别涉及一种萃取分离水溶液中钼的方法。
背景技术
钼及其合金是重要的战略物资，因其优异的物理化学性能而被广泛应用于国防军工、机械加工、电子工业等各个领域。稀有金属钼在地壳中的蕴藏量很少，仅占0.001％，我国拥有许多座大中型钼矿山，钼储量位居世界第二。
随着科学技术的迅速发展，对各种材料都提出了更苛刻的要求，各种不同性能的材料也不断地被开发出来，钼以其独特的性能，相信应用会越来越广泛，各种新的功能也会不断地开发出来。钼(Mo)作为矿产资源中的稀有金属，拥有较高的熔沸点，稳定的化合价态是Mo(VI)。按照加工程度将钼制品分为：(1)钼的初级产品：钼精矿；之所以称之为初级产品，是由于Mo的纯度不高，在国内大多数初级产品中Mo含量为45％～51％，也存在少数产品Mo含量超过52％；对比一些西方国家钼的初级产品，不仅杂质少而且Mo含量一般都高达52％。(2)钼的中级产品：含钼催化剂、钼酸铵和钼铁；以含钼催化剂为例，国内生产的含钼催化剂种类有很多，且年产量高达700～800t，其中包括脱铁保护剂、高温变换催化剂、加氢精制脱氮、加氢转化脱硫催化剂等二十余种，无论从钼催化剂种类还是产量上都足以支撑各大化工厂的工业需求，然而我国仍然要从国外进口，原因是国内含钼萃取剂有时不能满足一些高要求的需要，还需进口一部分高级含钼催化剂，由此可见国内外技术差距。(3)钼的深加工产品：钼粉、钼丝及钼异形制品；可用于冶金中钢铁合金的合金化剂，销量甚广，甚至在一些高科技领域获得广泛的应用。钼是不可再生资源，总会有枯竭的一天，所以我们应该更加珍惜，更深入地了解，更广泛地研究，使钼在现代社会中发挥更大的作用，因此对钼资源的回收利用就具有重要的战略意义。对钼进行分离回收，特别是对低品位的钼精矿和含钼废料(废水、废渣、废催化剂等)进行有效回收，既是对宝贵资源的的有效充分利用，又可以创造可观的经济价值。所以钼行业将日益重视对钼资源的回收和利用。
溶剂萃取法、沉淀法、离子交换法、活性炭吸附法等方法是目前常见的分离提取钼的方法。溶剂萃取法中使用的有机溶剂有毒有害、易燃易爆、对生态环境造成危害，且萃取效率不高。沉淀法虽然操作简单，成本较低，但提取过程中受杂质离子影响较大，提取率较低，只能用于粗提取。离子交换法的过程比较繁杂，且交换容量小，在实际工业生产中应用较少。吸附法是利用流动相中的吸附质与多孔固体颗粒表面接触时存在的相互作用力，而选择性的积累和凝聚流动相中的一定组分从而达到分离目的，因此应用较少。
综上所述，目前分离钼技术的主要缺点是：分离效率不高、流程复杂、污染环境等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简单易行、操作条件温和、萃取效率高、不使用危害生态环境的有机溶剂的双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法。本发明主要是通过非离子表面活性剂-盐-水所构成的温度诱导双水相体系萃取分离水溶液中钼(VI)。
本发明的方法包括以下步骤：
(1)双水相体系溶液的制备：将非离子表面活性剂、含钼(VI)水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1；用硫酸、盐酸或硝酸调节混合溶液1的pH值为1～7，最好pH值为2，得到混合溶液2；
所述混合溶液1中，非离子表面活性剂的质量分数为10～20％，钼(VI)的质量分数为0.1～3％，盐的质量分数为8～12％；所述非离子表面活性剂为：聚乙二醇1000(简称PEG1000)、聚乙二醇2000(简称PEG2000)、聚乙二醇4000(简称PEG4000)、聚乙二醇6000(简称PEG2000)、聚乙二醇8000(简称PEG4000)、聚乙二醇10000(简称PEG10000)；所述含钼(VI)水溶液的来源为钼酸钠溶液；所述盐为硫酸锂、硫酸钠、硫酸铵或硫酸镁；
(2)萃取：将步骤(1)中的混合溶液2在30～60℃下用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌时间为10～60min，再将其在30～60℃的恒温水浴锅中静置分相10～60min，得到上相为负载钼的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统。
(3)反萃：向步骤(2)的负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液中加入碳酸铵水溶液，使负载钼的非离子表面活性剂相(O)与水相(A)的相比值为1～4:1，用氨水调节溶液的pH值至8～10，得到混合溶液3，混合溶液3中碳酸铵浓度为20～40％，反萃取温度为40～70℃，反萃取时间为20～60min，相分离时间为20～60min，反萃取产物为钼酸铵。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、萃取速率快、良好的相分离、不形成第三相以及无乳化问题，萃取钼(VI)浓度范围宽；
2、单级萃取，萃取效率高，钼(VI)单级萃取率达到94％以上，钼(VI)单级反萃取率达到95％以上；
3、工艺简单易行、操作条件温和；
4、绿色环保，对环境无毒无害。
具体实施方式
实施例1
(1)将非离子表面活性剂PEG1000、含钼(VI)水溶液(钼酸钠溶液)、硫酸钠水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂PEG1000质量分数为10％，钼(VI)质量分数为0.1％，硫酸钠质量分数为10％，用硫酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为30℃，搅拌时间为60min，搅拌完之后将其置于30℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为20min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钼(VI)的非离子表面活性剂相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为2：1，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为8，混合溶液3中碳酸铵浓度为20％，反萃取温度为40℃，反萃取时间为30min，相分离时间为50min。
经过处理后，钼(VI)的萃取率在95.47％以上，钼(VI)的反萃取率在95.36％以上。
实施例2
(1)将非离子表面活性剂PEG2000、含钼(VI)水溶液(钼酸钠溶液)、硫酸锂水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂PEG2000质量分数为15％，钼(VI)质量分数为1.0％，硫酸锂质量分数为8％，用盐酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为40℃，搅拌时间为30min，搅拌完之后将其置于40℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为40min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钼(VI)的非离子表面活性剂相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为3：1，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为9，混合溶液3中碳酸铵浓度为40％，反萃取温度为60℃，反萃取时间为50min，相分离时间为60min。
经过处理后，钼(VI)的萃取率在96.76％以上，钼(VI)的反萃取率在98.69％以上。
实施例3
(1)将非离子表面活性剂PEG4000、含钼(VI)水溶液(钼酸钠溶液)、硫酸铵水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂PEG4000质量分数为20％，钼(VI)质量分数为1.55％，硫酸铵质量分数为12％，用硝酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为50℃，搅拌时间为10min，搅拌完之后将其置于50℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为60min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钼(VI)的非离子表面活性剂相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为4：1，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为10，混合溶液3中碳酸铵浓度为30％，反萃取温度为45℃，反萃取时间为20min，相分离时间为30min。
经过处理后，钼(VI)的萃取率在95.18％以上，钼(VI)的反萃取率在95.87％以上。
实施例4
(1)将非离子表面活性剂PEG6000、含钼(VI)水溶液(钼酸钠溶液)、硫酸镁水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂PEG6000质量分数为12％，钼(VI)质量分数为2％，硫酸镁质量分数为9％，用硫酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为60℃，搅拌时间为20min，搅拌完之后将其置于60℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为10min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钼(VI)的非离子表面活性剂相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为1：1，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为8，混合溶液3中碳酸铵浓度为35％，反萃取温度为50℃，反萃取时间为40min，相分离时间为20min。
经过处理后，钼(VI)的萃取率在94.43％以上，钼(VI)的反萃取率在96.72％以上。
实施例5
(1)将非离子表面活性剂PEG8000、含钼(VI)水溶液(钼酸钠溶液)、硫酸钠水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂PEG8000质量分数为18％，钼(VI)质量分数为3％，硫酸钠质量分数为11％，用盐酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为60℃，搅拌时间为40min，搅拌完之后将其置于60℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为30min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钼(VI)的非离子表面活性剂相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为2：1，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为9，混合溶液3中碳酸铵浓度为25％，反萃取温度为65℃，反萃取时间为45min，相分离时间为40min。
经过处理后，钼(VI)的萃取率在94.99％以上，钼(VI)的反萃取率在96.97％以上。
实施例6
(1)将非离子表面活性剂PEG10000、含钼(VI)水溶液(钼酸钠溶液)、硫酸锂水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1，混合溶液1中非离子表面活性剂PEG10000质量分数为16％，钼(VI)质量分数为1.55％，硫酸锂质量分数为12％，用硝酸调节混合溶液1的pH值至2，即得到混合溶液2；
(2)将步骤(1)的混合溶液2放入恒温磁力搅拌器中搅拌，设置温度为45℃，搅拌时间为50min，搅拌完之后将其置于45℃恒温水浴锅中静置分相，相分离时间为50min，得到上相为负载钼(VI)的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)将步骤(2)中负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液与碳酸铵水溶液混合，使负载钼(VI)的非离子表面活性剂相(O)与碳酸铵水溶液相(A)的相比为3：1，得到混合溶液3；用氨水调节混合溶液3的pH值为8，混合溶液3中碳酸铵浓度为40％，反萃取温度为70℃，反萃取时间为60min，相分离时间为45min。
经过处理后，钼(VI)的萃取率在98.15％以上，钼(VI)的反萃取率在98.88％以上。

Claims (5)

1.一种双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)双水相体系溶液的制备：将非离子表面活性剂、含钼(VI)水溶液、盐水溶液与去离子水混合搅拌均匀，得到混合溶液1；用硫酸、盐酸或硝酸调节混合溶液1的pH值为1～7，得到混合溶液2；
(2)萃取：将步骤(1)中的混合溶液2在30～60℃下用恒温磁力搅拌器搅拌，搅拌时间为10～60min，再将其在30～60℃的恒温水浴锅中静置分相10～60min，得到上相为负载钼的非离子表面活性剂相，下相为水相的双水相系统；
(3)反萃：向步骤(2)的负载钼(VI)的非离子表面活性剂相溶液中加入碳酸铵水溶液，使负载钼的非离子表面活性剂相(O)与水相(A)的相比值为1～4:1，用氨水调节溶液的pH值至8～10，得到混合溶液3，混合溶液3中碳酸铵浓度为20～40％，反萃取温度为40～70℃，反萃取时间为20～60min，相分离时间为20～60min，反萃取产物为钼酸铵。
2.根据权利要求1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法，其特征在于：所述混合溶液1中，非离子表面活性剂的质量分数为10～20％，钼(VI)的质量分数为0.1～3％，盐的质量分数为8～12％；所述非离子表面活性剂为：聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000或聚乙二醇10000。
3.根据权利要求书1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法，其特征在于：所述含钼(VI)水溶液的来源为钼酸钠溶液。
4.根据权利要求书1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法，其特征在于：所述盐为硫酸锂、硫酸钠、硫酸铵或硫酸镁。
5.根据权利要求书1所述的双水相体系萃取分离水溶液中钼的方法，其特征在于：所述混合溶液2的pH值为2。
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