二烷基次膦酸的合成与萃取性能研究

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金属资源是保障国民经济发展和国家安全的重要物质基础。溶剂萃取具有分离效率高、处理能力大、选择性好、操作简便、产品纯度高、成本低、易于实现自动化生产、有机试剂可以循环利用等优点,因而被广泛应用于金属资源综合利用过程中。  二烷基次膦酸(DAPA)是一类性能优异的萃取剂,特别是对钴镍具有非常好的分离效果。  本文通过对不同烷基链的二烷基次膦酸的合成与萃取性能探索,系统地研究了不同二烷基次膦酸的合成方法及完成了部分化合物的萃取性能测试,获得了如下的创新性结果:  1.采用自由基加成法,合成了七种结构的DAPA,考察了自由基引发剂种类,反应时间,反应温度对DAPA产率的影响。实验发现,引发剂的引发效率顺序为:DTBP> TBHP> AIBN> BPO,最佳反应温度为130℃~140℃,最佳反应时间为30~35 h。采用核磁共振(NMR)和质谱(MS)表征了产物。  同时,研究了不同类型的烷基链对反应的影响,得到了二烷基次膦酸类化合物的最佳合成方法:  (1)直链二烷基次膦酸的合成在常压回流条件下,收率达到100%;  (2)含有支链的产物的合成在以异辛酸作为催化剂、高压条件下,收率达到90%以上;进而改用异辛酸铬作为催化剂以及改用正丁酸、正戊酸作为原料时,即使在常压回流条件下反应,收率达到90%以上。操作简单、原料易得、收率高。  2.研究了所合成的七种DAPA在不同酸度条件下对不同金属离子的萃取性能,并着重研究了它们对钴镍的萃取分离性能。发现所合成的七种化合物对不同金属离子均可萃取,且在不同pH条件下对各种离子的萃取能力不同,可用于分离各种金属元素。  3.采用工业副产物癸烯混合物为原料所合成的二癸基次膦酸对镍/钴的分离系数高于目前使用最广的萃取剂Cyanex272,研究表明DAPA的反萃性能很好,用较低浓度的硫酸即可将有机相中负载的各种金属离子反萃下来。
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