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丙醇—盐双水相和盐诱导浮选法分离贵金属的研究

高云涛

  本文提出了一类贵金属新型分离方法-低级醇-盐双水相萃取和盐诱导浮选分离方法,针对目前报道的贵金属分离方法一般只能实现铂、钯、金的分离,对难分离的惰性贵金属铑、铱和锇的分离较少涉及的不足,本文的分离方法能有效实现铂、钯、铑、铱、金、锇、钌多达7种贵金属元素的分离,与传统的贵金属分离方法比较,本文提出的方法具有环境友好、条件温和,对操作者无危害,分离速度快、能耗较小,易于放大和连续化等优势。 本文研发出6种新型分离体系:(1)丙醇-硫酸铵-碘化钾双水相萃取体系;(2)丙醇-硫酸铵-氯化亚锡双水相萃取体系;(3)丙醇-硫酸铵-十六烷基三甲基氯化铵双水相萃取体系;(4)氯化钠存在下氯(溴)化钠-十六烷基三甲基氯化铵体系;(5)氯化钠存在下氯化亚锡-十六烷基三甲基氯化铵体系;(6)氯化钠存在下氯化亚锡-罗丹明B体系。 研发的6种分离体系具有两个特点,一是具有较明显的分离效果,甚至于能实现难分离的惰性贵金属铑、铱、锇的分离。体系对铂、钯、金的回收率高于97.0%,浮选体系对钌的浮选率高于96.0%分离,对于具有复杂溶液性质、惰性、难分离的的铑、铱、锇,本文通过强化反应条件,将其转化为活性更高的氯化亚锡配合物,获得了良好的分离效果,铑、铱、锇的回收率高于95.0%。其二是与目前报道的多数贵金属分离体系不同,本文提出的分离体系不仅考虑到贵金属的回收,还将贵金属与其它共存离子之间的分离作为研究的重点,并辅助以过滤等措施克服CuI沉淀的干扰,以反洗等措施进一步强化分离效果。通过合成样的分离,并以ICP-AES法测定检验贵金属与共存离子的分离效果,6种体系均能有效分离贵金属与其它共存离子,对实际样品的分离效果较好。结果,在实现贵金属定量分离的同时,将10倍以上贵金属量的其它共存离子的萃取或浮选率控制在3.0%以内。 本文基于IR、紫外-可见吸收光谱等的实验事实提出双水相体系形成、双水相萃取和浮选的相关基础理论,提出了丙醇-硫酸铵双水相萃取和盐诱导浮选分离法中的3个机制:(1)双水相体系形成机理;(2)丙醇-硫酸铵双水相体系离子缔合萃取机制;(3)盐诱导浮选的复杂非化学计量缔合物模型。 双水相体系形成包括两步:(1)丙醇从盐水相中分离,丙醇开始从盐水相中析出形成富醇的上相;(2)水从富醇相中析出,夹带的少量水离开富醇的上相。(NH4)2S04量,丙醇初始体积和酸度是影响双水相体系形成的三个主要因素。 双水相体系形成包括丙醇从盐水相中析出形成富醇的上相及富醇相中夹带的少量水离开富醇的上相两步。硫酸铵量,丙醇初始体积和酸度是影响双水相体系形成的三个主要因素。 双水相离子缔合萃取机制包括两方面的内容:一是萃取反应,其二是分配行为,在丙醇-盐双水相萃取中,盐的用量是控制分配分离过程中的重要因素,建立了萃取反应,导出萃取的分配比D表达式和分配系数K表达式。 提出盐诱导浮选的“复杂非化学计量缔合物模型”,主要内容如下: (1)浮选物由化学计量稳定电中性缔合物中心(吸附中心),及周围非化学计量不稳定吸附层所构成的复杂缔合型离子,吸附中心中与SnCl3-之间基于σ-π配键形成异常稳定的配阴离子离子,吸附中心与吸附层之间是易分解的弱相互作用; (2)复杂非化学计量浮选加合物具有更大的体积,更轻,电荷密度更小,疏水性增强,在盐的存在下自发地聚集浮到液面,从而实现浮选分离。 通过对6种体系机理研究的归纳,得出贵金属盐诱导相分离三个共性特征: (1)可萃取物/浮选物种形成服从“最小电荷密度原理”,既离子势(Z/r)越小的物种愈容易被萃取/浮选,获得大体积低电荷的离子是实现分离的关键; (2)贵金属离子与常见基体金属离子在形成卤素或亚锡酸形配阴离子时具有明显差异性,利用这种差异性可使贵金属离子形成低表面电荷密度,可萃性/可浮性较强的配阴离子,从而有效实现贵贱分离; (3)盐的作用其一是盐析作用;其二是有利于贵金属配阴离子与阳离子相互缔合成疏水明显增强的大分子,并导致溶液的极性增大,导致贵金属离子可萃取性或可浮选性更强。盐也导致水溶液的密度增加,有利于较轻的非剂量缔合物上浮至盐-水溶液表面而实现分离。……   
[关键词]:贵金属;分离;双水相萃取;盐诱导浮选
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:昆明理工大学2008年