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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