基于离子液体的膜分离技术从碱性氰化液中萃取Au(Ⅰ)的研究

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本文设计合成了一类季铵盐离子液体萃取剂,利用季铵阳离子对金氰根的结合能力,使用KSCN作为反萃剂,对支撑液膜与聚合物嵌合膜对贵金属Au(I)的萃取性能进行研究。通过合成几种疏水性季铵盐类离子液体,以离子液体[A336][SCN]为主,以离子液体组成支撑液膜(SLM),研究了支撑液膜从碱性氰化液中萃取分离Au(I)的性能。经过实验,优化出最佳萃取条件:在1000rpm条件下,PH≥10.5的碱性条件下,按相比F:S为1:1,萃取24h后,离子液体[A336][SCN]对Au(I)的萃取率可达99.7%以上。采用KSCN进行反萃,使用浓度为3mol/L的硫氰酸钾时,反萃率可达到98.7%以上,并且支撑液膜体系对萃取Au(I)有良好的重复性。对萃取前后的离子液体有机相进行红外吸收光谱分析,表明季铵盐类离子液体萃取Au(I)遵循阴离子交换机理。利用对数法得出[A336][SCN]萃合物的结构为:[(C8H17)3(CH3)N+]·[Au(CN)2-]。以[A336][SCN]为主要萃取剂,PVDF为聚合物骨架,NPOE为塑化剂,合成聚合物嵌合膜(PIM),使用PIM膜对碱性溶液中的Au(I)进行萃取。本章考察了PIM膜的膜成分比例、溶液pH值、搅拌速度、KSCN浓度、氯化钠浓度、萃取剂阴离子、聚合物种类、成膜剂种类等因素对萃取率和反萃率的影响。实验结果表明:在转速为400rpm时,聚合物嵌合膜的成分为0.15g PVDF(50wt%)-0.12g[A336][SCN](40wt%)-0.03g NPOE(10wt%)的条件下,水相pH=10.5,氯化钠浓度为0.2 mol/L的条件下,按相比F:S为1:1,萃取24h后,[A336][SCN]对Au(I)的萃取率为98.5%,反萃率可以达到98.0%。以[A336][SCN]为萃取剂的PIM膜与支撑液膜相对照萃取速度稍慢;而硫氰酸钾在浓度为3mol/L时PIM膜的反萃率最高;在反萃相中进行电解可以提升萃取速度,促进金的沉积。在设计的几种新型离子液体中[A336]Br与[A336][Mal]的萃取性能与[A336][SCN]较为接近。经过扫描电镜表征,PIM膜的表面结构较为均匀,并且有较好的重复使用性能。通过对数法可以得到PIM膜的萃取方程式为:[R3R’N+][SCN-]org+[Au(CN)2-]aq+2NPOEorg=[[R3R’N+]×[Au(CN)2-]×2NPOE]org+SCN-aq,其中R3R′N+=(C8H17)3CH3N+,在萃取过程中成膜剂也参与了反应。以离子液体[A336][SCN]为萃取剂,在电解反萃相的条件下对碱性体系中的Au(I)进行萃取研究。在搅拌速度为400rpm时,聚合物嵌合膜的成分为0.15gPVDF(50wt%)-0.12g[A336][SCN](40wt%)-0.03g NPOE(10wt%)的条件下,水相pH=10.5时,氯化钠浓度为0.2mol/L的条件下,按相比F:S为1:1,电解电压为1.5V,在萃取24h后,[A336][SCN]对Au(I)的萃取率为99.8%,结果表明在反萃相进行电解操作萃取能力比无电解操作的萃取能力强,并且萃取速度大大提升,反萃相金沉积率可达98.4%,可有效实现Au(I)的萃取分离。
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