CN116375666A - 一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法 - Google Patents
一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116375666A CN116375666A CN202310219526.8A CN202310219526A CN116375666A CN 116375666 A CN116375666 A CN 116375666A CN 202310219526 A CN202310219526 A CN 202310219526A CN 116375666 A CN116375666 A CN 116375666A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- ionic liquid
- platinum ions
- homogeneous
- extractant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012071 phase Substances 0.000 title claims abstract description 125
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 86
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 80
- -1 platinum ions Chemical class 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims abstract description 73
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 125000004193 piperazinyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 10
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- VEUUMBGHMNQHGO-UHFFFAOYSA-N ethyl chloroacetate Chemical compound CCOC(=O)CCl VEUUMBGHMNQHGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 8
- XFLSMWXCZBIXLV-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-2-(4-methylpiperazin-1-yl)ethanamine Chemical compound CN(C)CCN1CCN(C)CC1 XFLSMWXCZBIXLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 5
- GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N diethylenediamine Natural products C1CNCCN1 GLUUGHFHXGJENI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 3
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 abstract description 6
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 8
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 6
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000655 nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002466 imines Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001889 triflyl group Chemical group FC(F)(F)S(*)(=O)=O 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/26—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by liquid-liquid extraction using organic compounds
- C22B3/36—Heterocyclic compounds
- C22B3/362—Heterocyclic compounds of a single type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C303/00—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides
- C07C303/36—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of amides of sulfonic acids
- C07C303/40—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of amides of sulfonic acids by reactions not involving the formation of sulfonamide groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C311/00—Amides of sulfonic acids, i.e. compounds having singly-bound oxygen atoms of sulfo groups replaced by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups
- C07C311/48—Amides of sulfonic acids, i.e. compounds having singly-bound oxygen atoms of sulfo groups replaced by nitrogen atoms, not being part of nitro or nitroso groups having nitrogen atoms of sulfonamide groups further bound to another hetero atom
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
- C07D295/04—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms
- C07D295/14—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
- C07D295/145—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals with the ring nitrogen atoms and the carbon atoms with three bonds to hetero atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings
- C07D295/15—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms with substituted hydrocarbon radicals attached to ring nitrogen atoms substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals with the ring nitrogen atoms and the carbon atoms with three bonds to hetero atoms attached to the same carbon chain, which is not interrupted by carbocyclic rings to an acyclic saturated chain
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B11/00—Obtaining noble metals
- C22B11/04—Obtaining noble metals by wet processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Geology (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明涉及贵金属分离技术领域，具体涉及一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法。本发明的均相萃取剂为侧链功能化的哌嗪基离子液体[EA‑Et‑TMEDA‑PIP][Tf2N]2，合成步骤简便，稳定性良好、水溶性较低，避免了萃取过程中在水相中的损失问题，同时提升了体系的循环性；不需要额外添加有机溶剂，克服了萃取过程中环境污染的问题；作为铂离子的萃取剂应用时，通过加热离子液体与水的二元混合体系，在达到均相时实现对铂离子的高效萃取，消除了两相界面的阻力作用；且能实现铂离子与其他金属离子之间的选择性分离。
Description
技术领域
本发明涉及贵金属分离技术领域，具体涉及一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
贵金属铂具有许多优异的物理和化学性能，如强热稳定性、优良的导电性、良好的延展性卓越的生物兼容性等等，使其被广泛应用于石油化工、冶金、航空航天、精密仪器等领域，同时其与现代高新技术的发展也密切相关，在生物技术、信息技术、新能源材料技术领域也有着卓越的优势。目前，铂的来源主要包括矿产资源以及二次资源。然而，全球矿产资源分布极不均衡。而二次资源涉及领域广泛、种类繁多、产量巨大、品位纯度高，能够有效弥补一次资源不足的问题，因此，大力的推广从二次资源的回收贵金属铂对于面临的资源现状以及贵金属产业发展具有极其重要的意义。
液-液萃取法由于具有操作简单、单位能耗低、分离效率高、分离选择性强等优点，是最常用来回收各种金属资源的方法。但是，传统的液液萃取过程中常使用大量有毒、易挥发、易燃的有机溶剂，因此造成严重的环境污染问题。离子液体作为溶剂萃取的替代有机溶剂得到了广泛的研究。但是，离子液体通常具有较高的粘度，由于离子液体相与水相之间不可避免的存在两相界面，其会减慢传质和动力学过程。且实际应用环境较为复杂，多种金属离子共同存在且性质相似，使其无法互相分离，难以实现高效和选择性萃取。同时也存在离子液体水溶性大、萃取损失率高、循环性差的缺陷，对面向工业化生产起到了阻碍作用。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法。本发明的均相萃取剂为不对称的哌嗪基离子液体[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2，合成步骤简便，稳定性良好、水溶性较低，避免了萃取过程中在水相中的损失问题，同时提升了体系的循环性；不需要额外添加有机溶剂，克服了萃取过程中环境污染的问题；作为铂离子的萃取剂应用时，通过加热离子液体与水的二元混合体系，在达到均相时实现对铂离子的高效萃取，消除了两相界面的阻力作用；且能实现铂离子与其他金属离子之间的选择性分离。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种分离水相铂离子的均相萃取剂，所述均相萃取剂为侧链功能化的哌嗪类离子液体[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2，结构如式I所示：
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的分离水相铂离子的均相萃取剂的制备方法，包括以下步骤：
将1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯在烧瓶中混合，加热回流反应得到中间产物；将双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的水溶液加入到中间产物的水溶液中，在室温下连续搅拌反应形成两相体系，取下层离子液体洗涤去除反应物，洗涤后真空干燥得到所述均相萃取剂。
第三方面，本发明提供了一种铂离子的萃取方法，包括以下步骤：
(1)将第一方面所述的分离水相铂离子的均相萃取剂作为离子液体相；
(2)取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，作为水相；
(3)将离子液体相和水相进行加热混合，使铂离子被萃取至离子液体相；
(4)取离子液体相，加入反萃剂对铂离子进行反萃，从离子液体相中分离铂离子。
上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
本发明中公开的离子液体[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2，合成步骤简便，稳定性良好、水溶性较低，避免了萃取过程中在水相中的损失问题，同时提升了体系的循环性。
本发明中公开的均相体系萃取过程绿色环保和具有可持续性，不需要添加额外的有机溶剂，克服了萃取过程中环境污染的问题。
本发明所提供的萃取分离方法，通过加热离子液体与水的二元混合体系，在达到均相时实现对铂离子的高效萃取，消除了两相界面的阻力作用，加快了体系的动力学过程。
萃取剂[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2对铂离子具有优异的萃取性能及萃取选择性，均相萃取铂离子的萃取率能达到95％以上，而对其他金属离子只有不到3％的萃取率。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1中[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2的核磁氢谱，f1代表化学位移；
图2为本发明实施例9中均相萃取与传统液液萃取的对比。
具体实施方式
本发明的第一种典型实施方式，一种分离水相铂离子的均相萃取剂，所述均相萃取剂为侧链功能化的哌嗪基离子液体[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2，结构如式I所示：
本申请的侧链功能化的哌嗪类离子液体中阳离子侧链的含氧官能团易与水发生氢键相互作用，使萃取体系在加热的情况下，可与水逐渐融为一相；而阴离子双(三氟甲基磺酰)亚胺提供疏水作用，使萃取体系在恢复至室温时，易与水发生相分离，进而可以实现“均相萃取，异相分离”的萃取过程。
本发明的第二种典型实施方式，一种如第一种典型实施方式所述的分离水相铂离子的均相萃取剂的制备方法，包括以下步骤：
将1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯在烧瓶中混合，并加入乙腈作为溶剂进行加热回流得到中间产物；将双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的水溶液加入到中间产物的水溶液中，在室温下连续搅拌反应形成两相体系，取下层离子液体洗涤去除反应物，洗涤后真空干燥得到所述均相萃取剂。
该实施方式的一种或多种实施例中，1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯的摩尔比为1:1-3。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述加热回流的温度为85℃，时间为12-24h。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述中间产物与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔比为1:1-3。
该实施方式的一种或多种实施例中，室温下搅拌时间为12-24h。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述洗涤为使用去离子水洗涤直至无法检测到Cl-为止。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述真空干燥的温度为50-70℃，时间为24-48h。
本发明的第三种典型实施方式，一种铂离子的萃取方法包括以下步骤：
(1)将第一种典型实施方式所述的分离水相铂离子的均相萃取剂作为离子液体相；
(2)取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，作为水相；
(3)将离子液体相和水相进行加热混合，使铂离子被萃取至离子液体相；
(4)取离子液体相，加入反萃剂对铂离子进行反萃，从离子液体相中分离铂离子。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤(2)中，水相的铂离子浓度为4-6mmol/L，水相中盐酸浓度为0.1-3mmol/L。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤(3)中，离子液体相与水相的质量比为1:20-100。
该实施方式的一种或多种实施例中，加热温度为10-90℃，时间为1-60min。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述母液中还包含金属离子，所述金属为Ir、Cu、Al、Sn、Zn、Ce、Fe、Ni中的一种或多种。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤(4)中所述反萃剂为H2C2O4、CS(NH2)2、Na2S2O3中的一种或多种。
萃取分离过程完成后，萃取液中金属离子浓度通过ICP-OES(电感耦合等离子体发射光谱仪)测定，所用到的萃取率的计算公式如下：
其中，Cin和Ceq(mol/L)分别表示萃取前后水相中铂离子的浓度。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
将1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯以摩尔比1：1在烧瓶中混合，并加入乙腈作为溶剂进行加热回流24小时，待反应完成后冷却恢复至室温，产物用乙醚洗涤除去残留的原料，得到中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2。然后，将双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的水溶液加入到中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2的水溶液中，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2的摩尔比1:1，在室温下连续搅拌24小时反应直到形成两相体系。取下层离子液体相并用水洗涤以除去未反应的中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，直至无法检测到Cl-为止。最后，在真空干燥箱内50℃并干燥24小时，得到均相萃取剂[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2。[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2的核磁氢谱如图1所示，核磁氢谱验证了[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2的成功合成。
实施例2
将1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯以摩尔比1：2在烧瓶中混合，并加入乙腈作为溶剂进行加热回流20小时，待反应完成后冷却恢复至室温，产物用乙醚洗涤除去残留的原料，得到中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2。然后，将双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的水溶液加入到中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2的水溶液中，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2的摩尔比1:2，在室温下连续搅拌20小时反应直到形成两相体系。取下层离子液体相并用水洗涤以除去未反应的中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，直至无法检测到Cl-为止。最后，在真空干燥箱内60℃并干燥36小时，得到均相萃取剂[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2。
实施例3
将1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯以摩尔比1：3在烧瓶中混合，并加入乙腈作为溶剂进行加热回流18小时，待反应完成后冷却恢复至室温，产物用乙醚洗涤除去残留的原料，得到中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2。然后，将双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的水溶液加入到中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2的水溶液中，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2的摩尔比1:3，在室温下连续搅拌18小时反应直到形成两相体系。取下层离子液体相并用水洗涤以除去未反应的中间产物[EA-Et-TMEDA-PIP][Cl]2和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂，直至无法检测到Cl-为止。最后，在真空干燥箱内70℃并干燥40小时，得到均相萃取剂[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2。
实施例4
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相盐酸浓度为0.1mol/L。
离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热1-60min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定铂离子的含量并计算萃取率。
上述萃取分离过程中，萃取平衡时间为1min，5min，10min，15min,30min，60min情况下，铂离子的萃取率分别为65.9％，79.7％，89.6％，97.6％，97.6％,97.6％。
实施例5
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相盐酸浓度为0.1mol/L。
离子液体相的质量分别为10mg，15mg，20mg，30mg，40mg，50mg混合，水相为1.0g，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热30min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定其铂离子的含量并计算萃取率，如表1所示。
表1不同均相萃取剂[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2用量对铂离子萃取率的影响
实施例6
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相盐酸浓度为0.1mol/L。
离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至10-80℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热30min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定铂离子的含量并计算萃取率，结果如表2所示。
表2不同萃取温度下[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2对铂离子的萃取率
| 温度(℃) | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
| 萃取率(％) | 42.7 | 50.3 | 58.7 | 66.9 | 78.7 | 88.9 | 97.6 | 97.6 |
实施例7
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相盐酸浓度为0.1-3mol/L。
离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热30min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定铂离子的含量并计算萃取率，如表3所示。
表3不同盐酸浓度下[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2对铂离子的萃取率
| 盐酸浓度(mol/L) | 0.1 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 |
| 萃取率(％) | 97.6 | 84.5 | 66.1 | 50.0 | 41.5 | 27.4 |
实施例8
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相中用盐酸固定氢离子浓度为0.1mol/L，加入不同质量的氯化钠使氯离子浓度在0.1-3mol/L变化。
离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热30min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定铂离子的含量并计算萃取率，如表4所示。氯离子和氯铂酸根阴离子与[EA-Et-TMEDA-PIP]+阳离子结合时的竞争作用，使氯离子浓度的增加造成萃取反应难以正向进行。
表4氯离子浓度不同时[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2对铂离子的萃取率
实施例9
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相盐酸浓度为0.1mol/L。
均相萃取：离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热1-60min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定铂离子的含量并计算萃取率。
传统液液萃取体系：将离子液体分别溶于三氯甲烷，二氯甲烷，乙酸乙酯中，随后与水相接触并震荡1-60min，取水相溶液测定其铂离子的含量并计算萃取率。
上述的萃取过程中，在均相萃取体系和传统液液萃取体系(加入三氯甲烷/二氯甲烷/乙酸乙酯)的对比如图2所示。通过图2可以看出均相体系萃取过程更为绿色环保，不需要添加额外的有机溶剂，克服了萃取过程中环境污染的问题；同时通过加热离子液体与水的二元混合体系，在达到均相时实现对铂离子的高效萃取，消除了两相界面的阻力作用，加快了体系的传质速率和萃取动力学过程。
实施例10
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：将多种金属离子溶解在0.1mol/L的HCl溶液中，固定各金属溶液的浓度均为5mmol/L，得到多金属溶液；体系中除铂离子外，还包含Ir、Cu、Al、Sn、Zn、Ce、Fe、Ni的离子。
离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热30min后冷却至室温发生相分离，取水相溶液测定金属离子的含量并计算萃取率，各金属离子的萃取率如表5所示。
表5[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2对各种金属离子的的萃取率
| 金属离子 | Pt | Ir | Cu | Al | Sn | Zn | Ce | Fe | Ni |
| 萃取率％ | 97.6 | 1.02 | 0.85 | 0.56 | 1.13 | 0.77 | 0.34 | 0.95 | 1.23 |
[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2对铂离子的萃取效果优异，在众多金属离子干扰的情况下，仍然可以选择性萃取铂离子，而其他金属萃取率均保持在较低的水平，因此，[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2离子液体构筑的均相体系对铂离子具有优异的萃取能力。
实施例11
配制离子液体相：称取30mg实施例1合成的均相萃取剂作为离子液体相。
配制水相：取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，配制成铂离子浓度为5mmol/L的水相，水相盐酸浓度为0.1mol/L。
离子液体相与水相的质量比为1：30，升温至70℃形成均相溶液，使得水相和离子液体相充分接触，加热15min后冷却至室温发生相分离，移除水相，将1mol/L反萃剂与负载铂离子的离子液体相混合30min，取上层反萃液测定铂离子的反萃率。不同反萃剂对铂离子的反萃率的影响如表6所示。
表6不同反萃剂对铂离子的反萃率的影响
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种分离水相铂离子的均相萃取剂，其特征在于，所述均相萃取剂为侧链功能化的哌嗪基离子液体[EA-Et-TMEDA-PIP][Tf2N]2，结构如式I所示：
2.一种如权利要求1所述的分离水相铂离子的均相萃取剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯在烧瓶中混合，并加入乙腈作为溶剂进行加热回流得到中间产物；将双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的水溶液加入到中间产物的水溶液中，在室温下连续搅拌反应形成两相体系，取下层离子液体洗涤去除反应物，洗涤后真空干燥得到所述均相萃取剂。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，1-(2-(二甲基氨基)乙基)-4-甲基哌嗪和氯乙酸乙酯的摩尔比为1:1-3；
所述加热回流的温度为85℃，时间为12-24h。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述中间产物与双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的摩尔比为1:1-3；
室温下搅拌时间为12-24h。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤为使用去离子水洗涤直至无法检测到Cl-为止；
所述真空干燥的温度为50-70℃，时间为24-48h。
6.一种铂离子的萃取方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将权利要求1所述的分离水相铂离子的均相萃取剂作为离子液体相；
(2)取含铂离子的母液，加入盐酸并用去离子水稀释，作为水相；
(3)将离子液体相和水相进行加热混合，使铂离子被萃取至离子液体相；
(4)取离子液体相，加入反萃剂对铂离子进行反萃，从离子液体相中分离铂离子。
7.如权利要求6所述的萃取方法，其特征在于，步骤(2)中，水相的铂离子浓度为4-6mmol/L，水相中盐酸浓度为0.1-3mmol/L。
8.如权利要求6所述的萃取方法，其特征在于，步骤(3)中，离子液体相与水相的质量比为1:20-100；
步骤(3)中，加热温度为10-90℃，时间为1-60min。
9.如权利要求6所述的萃取方法，其特征在于，所述母液中还包含金属离子，所述金属为Ir、Cu、Al、Sn、Zn、Ce、Fe、Ni中的一种或多种。
10.如权利要求6所述的萃取方法，其特征在于，步骤(4)中所述反萃剂为H2C2O4、CS(NH2)2、Na2S2O3中的一种或多种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310219526.8A CN116375666A (zh) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | 一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310219526.8A CN116375666A (zh) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | 一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116375666A true CN116375666A (zh) | 2023-07-04 |
Family
ID=86977831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310219526.8A Pending CN116375666A (zh) | 2023-03-08 | 2023-03-08 | 一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116375666A (zh) |
-
2023
- 2023-03-08 CN CN202310219526.8A patent/CN116375666A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110042235B (zh) | 一种分离金的萃取剂及萃取方法 | |
| Guo et al. | Separation of phenol from model oils with quaternary ammonium salts via forming deep eutectic solvents | |
| CN108456792B (zh) | 一种稀土萃取分离用萃取剂及其制备方法和萃取分离方法 | |
| CN112981139B (zh) | 用于分离镍钴离子的疏水性低共熔溶剂及其制备方法和分离镍钴离子的方法 | |
| WO2014201890A1 (zh) | 一种生产锂-7同位素的回流串级新工艺 | |
| Vergara et al. | The removal of heavy metal cations from an aqueous solution using ionic liquids | |
| CN114436997B (zh) | 酰胺类离子液体及其合成方法与其在萃取分离金中的应用 | |
| CN101472934B (zh) | 次膦酸及其硫衍生物以及它们的制备方法 | |
| CN110218866B (zh) | 一种p204掺杂聚噻吩轻稀土固相萃取剂的制备方法及其应用 | |
| CN112501458B (zh) | 利用季铵盐低共熔溶剂选择性萃取分离废催化剂浸出液中钼的方法 | |
| Zuo et al. | Extraction and recovery of cerium (IV) along with fluorine (I) from bastnasite leaching liquor by DEHEHP in [C8mim] PF6 | |
| CN116375666A (zh) | 一种分离水相铂离子的均相萃取剂及制备方法与萃取方法 | |
| CN104684644A (zh) | 利用氨基酸洗脱剂从螯合树脂中洗脱金属离子 | |
| CN114150159B (zh) | 一种温控型贵金属分离萃取剂及其制备方法与均相萃取方法 | |
| EP3190143A1 (en) | Polymerization process of polyarylene sulfide | |
| CN112916041A (zh) | 一种油溶性钼基离子液体催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114524775B (zh) | 一种温控型离子液体及利用其萃取金的方法 | |
| CN103977839B (zh) | 一种离子型有机金属钨酸盐环氧化催化剂及其制备方法 | |
| CN114853617B (zh) | 一种萃取分离钕（ⅲ）的萃取剂及其制备方法与应用 | |
| CN111218562A (zh) | 一类高分子萃取剂的制备及用其高效回收钯的方法 | |
| CN103073499B (zh) | 一种萃取法制备铼离子液体的方法 | |
| CN115433130B (zh) | 一种温度响应型咪唑离子液体及其萃取金(iii)的方法 | |
| Verbeken et al. | Cobalt removal from waste‐water by means of supported liquid membranes | |
| CN105777547A (zh) | 一种间硝基苯甲醛的合成方法 | |
| CN114920714B (zh) | 一种低粘度离子液体及利用该离子液体无溶剂萃取金的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |