用三正辛胺从硫酸体系中萃取锗的机理研究

论文摘要

本文研究了用三正辛胺从硫酸溶液中萃取锗的机理，探讨了萃合物的组成。试验选用TOA为萃取剂，酒石酸为配合剂，磷酸三丁酯为调相剂，磺化煤油为稀释剂，确定的最佳工艺条件是：有机相为30％萃取剂-5％调相剂-65％稀释剂，在此条件下进行萃取锗的过程机理研究。用饱和萃取法经过萃取6次后有机相中形成的饱和萃合物，并推测萃合物的结构（图1），通过组成分析和表征，探讨了这一体系的萃取机理。用等摩尔法验证萃合物的正确性，并对溶液中萃合物组成的原因作了合理的解释。利用红外光谱仪采用KBr压片法测定萃合物的结构。测定结构表明，萃取剂三正辛胺C=O在萃取反应中与Ge4+发生了配位作用；萃取反应中调相剂TBP中的P=O键和络合物Ge（C4H4O6）32-产生了酯键作用，形成了配位数为6的配合物。本实验探讨了在硫酸体系下影响萃取平衡的因素，值得一提的是，和宏观的萃取工艺研究相比，有关络合萃取的微观机理研究还处于发展阶段。对于曾是十分活跃的无机酸、金属离子等的化学萃取领域，其机理已比较成熟。而硫酸这类极性有机物的络合萃取机理有其特定的复杂性，此类方向的研究比较少。萃取过程中可能有氢键缔合的可能，这使有机相内萃合物组成的确定十分复杂。因此，络合萃取机理性研究不仅有利于认识分离过程本身的规律，而且对于强化硫酸络合萃取分离的工艺具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 锗的性质及应用
• 1.1.1 锗的物理性质
• 1.1.2 锗的化学性质
• 1.1.3 锗的应用
• 1.2 锗的回收方法
• 1.2.1 丹宁沉锗法
• 1.2.2 锌粉置换法
• 1.2.3 离子交换法
• 1.2.4 萃取法
• 1.2.5 电解法
• 1.3 国内外萃取锗的概况
• 1.4 萃取锗机理的研究现状
• 1.5 本项目研究的内容及意义
• 第二章 实验
• 2.1 实验所用的试剂和仪器
• 2.1.1 实验药剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验原理
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 锗溶液的配制
• 2.3.2 锗的测定方法
• 2.3.3 配制有机相溶液
• 2.3.4 萃取方法
• 2.4 萃取溶剂体系选择
• 2.4.1 萃取溶剂的选择
• 2.4.2 调相剂、稀释剂的选择
• 2.4.3 有机相（萃取剂、稀释剂、调相剂）除杂处理
• 2.4.4 萃取剂在有机相中的体积比的确定
• 2.5 萃合物的确定
• 2.5.1 确定萃合物的四种方法
• 2.5.2 实验中确定萃合物的方法
• 第三章 硫酸体系中萃取过程的机理研究
• 3.1 酸度对锗萃取率的影响
• 3.2 萃取平衡处理
• 3.2.1 萃取体系中硫酸的行为分析
• 3.2.2 萃取剂TOA有机相红外谱图的研究
• 3.2.3 调相剂TBP在萃取体系中的行为
• 3.2.4 调相剂TBP有机相红外谱图的研究
• 3.3 配合剂在萃取过程中可能发生的行为
• 3.4 酸性条件影响乳化的因素
• 3.4.1 SiO2等固体微观离子对相界面的影响
• 3.4.2 温度的影响
• 3.4.3 pH值的影响
• 3.5 酸性条件萃取的机理
• 3.5.1 溶解度规律及其在萃取过程中的应用
• Aq-Aq和E_S-S'>3.5.2 空腔作用E_Aq-Aq和E_S-S
• 3.5.3 硬软酸碱原理
• 3.5.4 水相预处理
• 3.5.5 萃取反应与传质速度
• 第四章 萃合物组成的测定
• 4.1 萃取过程的物理化学
• 4.2 结构因素
• 4.3 影响有机相萃取的因素
• 4.3.1 温度
• 4.3.2 萃取剂在有机相中的体积比
• 4.3.3 调相剂用量
• 4.3.4 萃取反应时间
• 4.4 萃合物组成确定
• 4.4.1 等摩尔法测定萃合物的组成
• 4.4.2 饱和法测定萃合物的组成
• 4.5 萃取实验结果及分析
• 4.5.1 可连续富集次数
• 4.5.2 精密度实验
• 4.5.3 萃合物形成的机理研究
• 第五章 萃取过程中形成络合物的分析
• 5.1 水相中配合剂-酒石酸形成的络合物
• 5.2 有机相中萃取剂TOA在萃取过程中的络合变化
• 5.2.1 TOA官能团在萃取过程的变化
• 5.2.2 TOA在萃取过程的变化
• 5.3 有机相中调相剂TBP在萃取过程中的变化
• 5.3.1 TBP官能团在萃取过程的变化
• 5.3.2 确定TBP在萃取中的作用
• 5.4 稀释剂-煤油在萃取过程中的变化
• 5.5 萃取体系的红外光谱图
• 5.6 形成的萃合物配位体
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录