溶劑萃取稀土的熱動力學(xué)及萃取劑性質(zhì)的研究.pdf

1、溶劑萃取是一種重要的分離技術(shù)，由于其具有分離效果好、操作簡單、能耗低、易于大規(guī)模生產(chǎn)等特點，在化學(xué)領(lǐng)域、環(huán)保行業(yè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。溶劑萃取熱動力學(xué)是萃取化學(xué)的重要研究內(nèi)容之一，主要研究萃取平衡和萃取反應(yīng)速率等問題，將微量量熱法應(yīng)用于溶劑萃取熱動力學(xué)和萃取劑性質(zhì)研究是一個新的課題，所獲得的熱力學(xué)參數(shù)將為尋找最佳萃取體系提供理論依據(jù)，并推動溶劑萃取技術(shù)的發(fā)展。 本課題研究了1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-5(H

2、PMBP)萃取稀土元素鐠、釓、鋱、鏑、鈥的熱動力學(xué)性質(zhì)，得到了萃合物的組成、平衡常數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)以及熱力學(xué)參數(shù)(△<,r>H<,m><'θ>、△<,r>G<,m><'θ>、△<,'r>S<,m><'θ>)，并把微量量熱法應(yīng)用于以上萃取反應(yīng)以及皂化萃取劑性質(zhì)的研究中。 1．主要研究內(nèi)容與結(jié)論 1．1萃取反應(yīng)熱動力學(xué)性質(zhì)研究以HPMBP為萃取劑，萃取了pr<'3+>、Gd<'3+>、’Tb<'3+>、Dy<'3+>、Ho<

3、'3+>等稀土離子，得到萃取反應(yīng)平衡方程式分別為：P<'3+>+3}]PMBP(o)=P，(PMBP)3(o)+3 H<'+>Gd<'+>+3}tPMBP(o)=Gd(PMBP)3(o)+3H<'+>Tb<'3+>+3HPMBP(o)=Tb(PMBP)3(o)+3H<'+>。Dy<'3+>+3 HPMBP(o)=Dy(PMBP)3(o)+3H<'+>Ho<'3+>+3HPMBP(o)=Ho(PMBP)3(o)+3H<'+>測定了不同時刻

4、水相和有機相中金屬離子的濃度，從而得到萃取反應(yīng)速率方程式、反應(yīng)速率常數(shù)以及活化能，進(jìn)而求出萃取反應(yīng)焓變△<,r>H<,m>M<'θ>用微量量熱法測定了萃取過程的熱效應(yīng)，并求出△<,r>H<,m>M<'θ>，結(jié)果表明，用微量量熱法得到的△<'r>H<,m>M<'θ>。與理論計算值十分近似。 1．2萃取劑性質(zhì)研究皂化萃取劑結(jié)構(gòu)上和表面活性劑類似，具有很強的表面活性，在惰性溶劑中不是以單分子存在，而是形成反向膠束?？梢杂帽砻婊钚詣┑?/p>

5、作用原理借助微量量熱法研究皂化萃取劑在含有不同助表面活性劑的有機溶劑中的熱力學(xué)性質(zhì)。 本研究制備了HPMBP的皂化(鋱、鏑、鈥)鹽，然后以丙酮為溶劑，分別配成皂化鹽-醇-丙酮溶液，用微量量熱法研究了皂化鹽-醇-丙酮體系的性質(zhì)，得到了臨界膠束濃度CMC、聚集數(shù)n、離解一締合常數(shù)Km以及反向膠束形成過程的熱力學(xué)參數(shù)(△H<'θ><,m>、△ <,r>G<'θ><,m>、△<,r>S<'θ><,m>)。結(jié)果表明，CMC、自由能變

6、△<,r>G<'θ><,m>隨著醇的碳原子數(shù)增加而減小。n、Km、△<,r>H<'θ><,m>、△rS<'θ><,m>隨著醇的碳原子數(shù)增加而增加。同一種醇，隨著醇的濃度增加，體系的聚集數(shù)n、△rG<'θ><,m>減小，而CMC、△<,r>H<'θ><,m>、△S<'θ><,m>皆增加。這與熱力學(xué)理論的分析是一致的。 2．主要創(chuàng)新之處: (1)將微量量熱法應(yīng)用于溶劑萃取過程，測定萃取反應(yīng)的熱效應(yīng)，進(jìn)而獲△<,r>H<'θ