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本文采用一种新型有机羧酸仲壬基苯氧基乙酸(CA-100)作为萃取剂,它具有组成简单,化学稳定性好,无毒,水溶性小,萃取分相快,萃取率高,反萃酸度低等优点。研究了CA-100对镓、铟、钪的萃取性能及萃取机理,并结合实际应用,进一步研究了从黑钨矿中萃取分离钪的工艺流程。本课题得到河南省自然科学基金的资助(No.2000150035)。
全文共分四章:第一章简述了溶剂萃取的研究进展,目前面临的机遇和挑战,展望了未来的发展方向,介绍了稀散元素镓、铟、钪的重要应用和提取回收工艺及应用开发前景。在此基础上阐述了本文的选题意义及创新点。
第二章和第三章主要研究了CA-100煤油溶液在硫酸介质中对Ga和In的萃取性能及机理,考察了初始水相酸度、萃取剂浓度、萃取平衡时间、金属离子浓度、硫酸根离子浓度等条件对萃取率的影响,通过斜率法、恒摩尔系列法和饱和容量法三种方法确定了萃合物的组成为MA3(M=Ga或In),萃取实质为阳离子交换,萃取反应方程式为:MSO+4+3HA(org)=MA3(org)+SO2-4+3H+(M=Ga或In)
在第四章中,我们研究了CA-100煤油溶液在盐酸介质中对钪的萃取行为及机理。确定了萃合物的组成为ScA3,利用红外光谱考察了萃取物成键特征,结果证明COO-参与了配位,萃取反应方程式为:Sc3++3HA(org)=ScA3(org)+3H+萃取反应实质为阳离子交换反应。研究了常见干扰离子和不同反萃剂对萃取率的影响。以7.03×10-3mol·L-1CA-100为萃取剂,在pH3.85条件下从黑钨矿中萃取分离钪,萃取率达100%,采用0.05mol·L-1H2SO4为反萃剂,反萃率为92.10%。获得了很好的分离效果。
本文研究内容对CA-100应用于工业中萃取分离镓、铟、钪有一定的理论意义和实际价值。