新试剂对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的合成及绿色萃取体系的应用研究

论文摘要

建立稀散金属高灵敏检测方法和适合湿法冶金的绿色萃取体系具有现实意义。基于荧光酮类试剂结构与性能关系的规律性研究,成功设计合成一种新荧光酮试剂-对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮（p-MOPASF）。合成对甲氧基苯基偶氮水杨醛中间体,并对其进行元素分析,再与偏苯三酚三乙酯缩合得p-MOPASF,试剂总产率为41%;采用紫外（UV）、红外（IR）和电喷雾质谱（EIS）对试剂进行了结构表征;提出离子液体绿色工艺路线,成功应用于1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体（[C8mim][PF6]）的合成。以钼、钨、锗、镓、铟五种金属元素作为稀散金属的代表,分别研究了p-MOPASF与钼、钨、锗、镓和铟的显色反应。在硫酸介质和十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）存在下,p-MOPASF与钼和钨均发生灵敏的显色反应,均形成配位比为3:1的橘红色配合物,配合物的最大吸收波长分别为526nm和519nm,表观摩尔吸光系数分别可达1.43×105 L·mol-1·cm-1和1.36×105L·mol-1·cm-1。钼（VI）和钨（VI）含量分别在015μg/25mL和030μg/25mL内符合比尔定律。此外,继续研究了p-MOPASF与锗的显色反应。在磷酸介质和聚乙二醇辛基苯基醚（OP）存在下,p-MOPASF与锗发生灵敏的显色反应,形成配位比为3:1的橘红色配合物,配合物的最大吸收波长为507nm,表观摩尔吸光系数达1.44×105L·mol-1·cm-1,02.5μg/25mL锗（IV）符合比尔定律。在此基础上,我们进一步研究了p-MOPASF与镓和铟的显色反应。在NaAc-HAc缓冲溶液和CTMAB存在下,p-MOPASF与镓和铟均发生灵敏的显色反应,均形成配位比为3:1的红色配合物,配合物的最大吸收波长分别为558nm和559nm,表观摩尔吸光系数分别可达1.23×105 L·mol-1·cm-1和1.68×105L·mol-1·cm-1,镓（III）、铟（III）含量均在110μg/25mL内符合比尔定律。从上面数据可以看出,对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮是一种优良的螯合剂,可用于稀散金属的分析和湿法冶金等领域。尽管p-MOPASF与稀散金属的显色反应具有较高灵敏度,但对复杂样品中超痕量测定仍显不足。为了进一步提高方法灵敏度,采用离子液体替代易挥发的有机溶剂作为萃取介质,应用于稀散金属的液-液萃取。本文选择萃取效率高、相分离速率快的[C8mim][PF6]作为萃取剂。在1000mL容量瓶中,钼、钨、锗、镓和铟与p-MOPASF形成稳定的配合物后,向体系中加入5mL[C8mim][PF6],振荡5min,配合物迅速进入离子液体相。在离子液体相中加入一定体积的丙酮溶液稀释,再加入适量的活性炭吸附,剧烈振荡5min后向活性炭相中加入4.0mol/LNaOH溶液,分出的水相由光度法测定钼、钨、锗、镓、铟的含量。本课题重点讨论了钼的萃取体系,该方法应用于环境水样中超痕量钼的测定,钼的萃取率和反萃率均较高,同时结合原子吸收光谱法进行了测定,结果令人满意。离子液体是一种绿色溶剂,用它替代湿法冶金中使用的大量有机溶剂,从而可消除由有机溶剂挥发而产生的环境污染。我们还进一步研究了锗的萃取体系。该萃取体系应用于模拟的锌电解液中锗的回收尝试,萃取率和反萃率均取得了较满意结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 稀散金属的国内外研究现状
• 1.1.1 超痕量稀散金属分析
• 1.1.2 稀散金属的富集及在湿法冶炼中应用
• 1.1.3 存在的主要问题
• 1.2 开展新试剂及绿色萃取体系研究的重要意义
• 1.2.1 超痕量钼、钨、锗、镓和铟的检测
• 1.2.2 开发环境友好的稀散金属湿法冶金工艺
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 新荧光酮试剂及烷基咪唑离子液体合成
• 2.1 主要试剂与仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮合成
• 2.2.2 烷基咪唑室温离子液体制备
• 2.2.3 元素分析
• 2.2.4 紫外吸收光谱测定
• 2.2.5 红外吸收光谱测定
• 2.2.6 电喷雾质谱测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的合成及条件优化
• 2.3.2 烷基咪唑室温离子液体的合成及条件优化
• 2.3.3 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的组成与结构分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮与稀散金属离子的显色反应研究
• 3.1 主要试剂与仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮与钼的显色及吸收光谱测定
• 3.2.2 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮与钨的显色及吸收光谱测定
• 3.2.3 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮与锗的显色及吸收光谱测定
• 3.2.4 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮与镓的显色及吸收光谱测定
• 3.2.5 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮与铟的显色及吸收光谱测定
• 3.3 钼与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应及分析特性研究
• 3.3.1 吸收光谱
• 3.3.2 介质选择
• 3.3.3 表面活性剂的影响
• 3.3.4 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮用量的影响
• 3.3.5 配合物的稳定性和组成比
• 3.3.6 线性范围和灵敏度
• 3.3.7 共存离子影响
• 3.4 钨与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应及分析特性研究
• 3.4.1 吸收光谱
• 3.4.2 介质选择
• 3.4.3 表面活性剂的影响
• 3.4.4 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮用量的影响
• 3.4.5 配合物的稳定性和组成比
• 3.4.6 线性范围和灵敏度
• 3.4.7 共存离子影响
• 3.5 锗与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应及分析特性研究
• 3.5.1 吸收光谱
• 3.5.2 介质选择
• 3.5.3 表面活性剂的影响
• 3.5.4 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮用量的影响
• 3.5.5 配合物的稳定性和组成比
• 3.5.6 线性范围和灵敏度
• 3.5.7 共存离子影响
• 3.6 镓与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应及分析特性研究
• 3.6.1 吸收光谱
• 3.6.2 介质选择
• 3.6.3 表面活性剂的影响
• 3.6.4 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮用量的影响
• 3.6.5 配合物的稳定性和组成比
• 3.6.6 线性范围和灵敏度
• 3.6.7 共存离子影响
• 3.7 铟与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应及分析特性研究
• 3.7.1 吸收光谱
• 3.7.2 介质选择
• 3.7.3 表面活性剂的影响
• 3.7.4 对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮用量的影响
• 3.7.5 配合物的稳定性和组成比
• 3.7.6 线性范围和灵敏度
• 3.7.7 共存离子影响
• 3.8 本章小结
• 第四章 绿色萃取体系研究
• 4.1 主要试剂与仪器
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 大体积中钼与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应
• 4.2.2 大体积中钨与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应
• 4.2.3 大体积中锗与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应
• 4.2.4 大体积中镓与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应
• 4.2.5 大体积中铟与对甲氧基苯基偶氮水杨基荧光酮的显色反应
• 4.2.6 稀散金属元素的绿色萃取及反萃
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 大体积中稀散金属配合物的形成与条件优化
• 4.3.2 萃取时间的影响
• 4.3.3 离子液体用量的影响
• 4.3.4 反萃剂的选择
• 4.3.5 离子液体萃取体系在环境水样中超痕量钼的测定
• 4.3.6 锌电解液中锗的绿色萃取工艺初步探讨
• 4.3.7 萃取机理研究
• 4.4 本章小结
• 主要结论及创新点
• 参考文献
• 致谢
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文和资助情况