论文题目: 溶剂萃取法分离铂、钯、铑及其在二次资源回收中的应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 环境工程
作者: 李耀威
导师: 古国榜,刘海洋
关键词: 溶剂萃取法,铂族金属,二次资源回收,应用研究
文献来源: 华南理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 含铂族金属的废料是宝贵的二次资源,加强二次资源中铂族金属的回收对于社会经济的可持续发展、实现循环经济具有重要意义。溶剂萃取技术作为一种有效的提取分离方法在铂族金属二次资源的回收中得到广泛重视。研制并筛选高效的萃取剂,研究各种金属的萃取规律,准确掌握体系的萃取机理,开发高效的萃取分离工艺是溶剂萃取技术在铂族金属二次资源回收应用中的研究重点及方向。 为了从分子结构水平上研究萃取机理以及寻求高效的萃取分离体系,设计合成了带杂环取代基的不对称亚砜—异戊基苯并噻唑亚砜（ABSO）和N-正丁基异辛酰胺（BiOA）两种萃取剂。 用异戊基苯并噻唑亚砜对盐酸介质中的钯进行萃取研究,考察了稀释剂、盐酸浓度、温度、氢离子和氯离子浓度等因素对Pd（Ⅱ）萃取率的影响。研究发现,用0.5mol·L-1ABSO从0.1mol·L-1HCl介质中萃取Pd（Ⅱ）,一次萃取率可达99.72%;载钯有机相用1mol.L-1氨水反萃,钯两级反萃率达到99%以上。H+浓度对钯的分配比无影响,而钯的分配比随着Cl-浓度的增加急剧下降。通过红外光谱分析和斜率法确定了萃合物的组成为PdCl2·2ABSO。实验中首次成功培养出异戊基苯并噻唑亚砜-钯萃合物单晶,实现了从分子结构水平上研究该体系的萃取机理。萃合物晶体结构表明,ABSO以中性配位萃取机理萃取Pd（Ⅱ）,ABSO通过苯并噻唑基上的N原子与Pd（Ⅱ）直接配位,萃合物PdCl2（ABSO）2以Pd原子为中心构成平面反式构型,为研究开发氮杂环萃取剂提供了理论依据。 N-正丁基异辛酰胺萃取Pt（Ⅳ）的结果表明,用2mol·L-1BiOA-5%TBP萃取5mol·L-1HCl介质中的Pt（Ⅳ）,一次萃取率大于99%,水是载Pt（Ⅳ）有机相的有效反萃剂。BiOA萃取Pt（Ⅳ）是放热反应过程,反应焓为-24.18kJ·mol-1。紫外-可见光谱和红外光谱分析表明,BiOA萃取Pt（Ⅳ）的机理为酸性离子缔合萃取,萃合物组成为（BiOAH+）2·PtCl62-。 针对铑在氯化物介质中容易生成一系列氯水配合物,导致铑难于被萃取的问题。采用活化萃取技术改善铑的可萃性,首次提出以N-正丁基异辛酰胺作为萃取剂对铑进行活化萃取研究。研究发现,当溶液中Sn:Rh的摩尔比为12:1时,铑的氯水化合物全部转变为疏水性的[Rh（SnCl3）5]4-配阴离子,极大地提高了BiOA对铑的萃取率,用1.5mol·L-1BiOA-0.5mol·L-1TBP萃取2mol·L-1盐酸介质中的铑,铑的一次萃取率大于99%。BiOA-TBP对活化后的铑有协同萃取效应,BiOA与TBP的最佳协萃比例为3:1。有机相中的铑用4mol·L-1HCl+0.03mol·L-1NaClO3反萃,两级反萃率接近100%。研究还发现,活化后的铑溶液不宜放置太久,由于Sn（Ⅱ）在空气中容易被氧化成Sn（Ⅳ）,引起Rh-Sn配合物的分解而失去活化作用,导致
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第一章 绪论
1.1 铂族金属的用途与资源现状
1.2 铂族金属二次资源的来源及回收现状
1.3 从二次资源中回收铂族金属的方法
1.3.1 回收铂族金属的粗提方法
1.3.2 回收铂族金属的精炼方法
1.4 铂族金属的溶剂萃取技术现状及进展
1.4.1 钯的萃取技术进展
1.4.2 铂的萃取技术进展
1.4.3 铑的萃取技术进展
1.5 研究背景
1.6 研究内容
第二章 杂环取代基亚砜及单取代酰胺萃取剂的合成
2.1 实验部分
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验仪器和设备
2.2 异戊基苯并噻唑亚砜(ABSO)的合成
2.2.1 异戊基苯并噻唑硫醚(ABSE)的合成
2.2.2 异戊基苯并噻唑亚砜(ABSO)的合成
2.3 异戊基苯并噻唑亚砜(ABSO)的表征
2.3.1 红外光谱
2.3.2 核磁共振H谱和质谱
2.4 N-正丁基异辛酰胺(BiOA)的合成
2.5 N-正丁基异辛酰胺的表征
2.5.1 红外光谱
2.5.2 质谱
2.5.3 核磁共振H谱
2.6 本章小结
第三章 异戊基苯并噻唑亚砜萃取钯的性能与机理研究
3.1 实验部分
3.1.1 化学试剂
3.1.2 实验仪器和设备
3.1.3 试液的配制
3.1.4 萃取实验方法
3.2 异戊基苯并噻唑亚砜(ABSO)萃取钯的性能研究
3.2.1 稀释剂的选择
3.2.2 亚砜浓度对钯萃取率的影响
3.2.3 盐酸浓度对钯萃取率的影响
3.2.4 萃取时间对钯萃取率的影响
3.2.5 负载有机相的反萃
3.3 异戊基苯并噻唑亚砜(ABSO)萃取钯的机理研究
3.3.1 [H~+]对钯分配比的影响
3.3.2 萃合物组成的测定
3.3.3 萃合物的红外光谱分析
3.3.4 萃合物的核磁共振分析
3.3.5 萃合物的紫外-可见光谱分析
3.4 异戊基苯并噻唑亚砜-钯的晶体结构
3.4.1 晶体的培养
3.4.2 晶体结构的测定
3.5 本章小结
第四章 N-正丁基异辛酰胺萃铂的性能和机理研究
4.1 实验部分
4.1.1 化学试剂
4.1.2 实验仪器和设备
4.1.3 实验方法
4.1.4 分析方法
4.2 N-正丁基异辛酰胺(BiOA)萃取Pt(Ⅳ)的性能研究
4.2.1 盐酸浓度对萃取率的影响
4.2.2 萃取剂与盐酸的反应
4.2.3 萃取剂BiOA浓度对萃取率的影响
4.2.4 BiOA-TBP体系对铂协萃效应的初步探讨
4.2.5 铂的萃取等温线
4.2.6 反萃实验
4.2.7 萃取温度对Pt(Ⅳ)分配比(D)的影响
4.3 N-正丁基异辛酰胺萃取Pt(Ⅳ)的机理研究
4.3.1 Pt(Ⅳ)萃合物组成的确定
4.3.2 BiOA-Pt(Ⅳ)的萃合模式确定
4.4 本章小结
第五章 N-正丁基异辛酰胺萃取铑的性能与机理研究
5.1 实验部分
5.1.1 实验试剂
5.1.2 实验仪器
5.1.3 实验方法
5.2 铑(Ⅲ)溶液的活化研究
5.2.1 铑(Ⅲ)溶液加入SnCl_2活化的原理
5.2.2 活化剂SnCl_2的浓度对铑(Ⅲ)萃取率的影响
5.2.3 活化后铑溶液的紫外-可见光谱
5.3 N-正丁基异辛酰胺萃取活化铑的性能研究
5.3.1 盐酸浓度对铑萃取率的影响
5.3.2 N-正丁基异辛酰胺浓度对铑萃取率的影响
5.3.3 BiOA-TBP体系对铑协萃效应的初步探讨
5.3.4 萃取时间对铑萃取率的影响
5.3.5 活化后溶液放置时间对铑萃取率的影响
5.3.6 [Cl~-]对lgD的影响
5.3.7 萃取温度对铑分配比(D)的影响
5.3.8 铑的萃取等温线
5.3.9 铑负载有机相的反萃
5.4 N-正丁基异辛酰胺萃取活化铑的机理研究
5.4.1 N-正丁基异辛酰胺萃取活化铑的萃合模式确定
5.4.2 铑萃合物组成的确定
5.5 本章小结
第六章 二烷基亚砜MSO萃取铑的性能与机理研究
6.1 实验部分
6.1.1 实验试剂
6.1.2 实验仪器
6.1.3 实验方法
6.2 结果与讨论
6.2.1 铑(Ⅲ)溶液的活化研究
6.2.2 亚砜MSO萃取活化铑的性能研究
6.2.3 亚砜MSO萃取活化铑的机理研究
6.3 本章小结
第七章 从废催化剂浸出液中萃取分离铂钯铑
7.1 实验部分
7.1.1 料液
7.1.2 实验试剂
7.1.3 实验方法
7.1.4 分析方法
7.2 结果与讨论
7.2.1 盐酸浓度对N-正丁基异辛酰胺萃取各种金属的影响
7.2.2 加入SnCl_2活化对N-正丁基异辛酰胺萃取各种金属的影响
7.2.3 盐酸浓度对亚砜MSO萃取各种金属的影响
7.2.4 错流萃取分离铂、钯、铑
7.3 本章小结
结论
参考文献
攻博期间发表的论文及参加的学术活动
致谢
发布时间: 2006-09-04
参考文献
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