| 2 | P507对硫酸介质中Ⅴ(Ⅳ)/Fe(Ⅱ)分离性能和萃取机制研究显示文摘研究了硫酸体系中酸性含磷萃取剂2-乙基己基磷酸2-乙基己基酯(P507)对Ⅴ(Ⅳ)及Fe(Ⅱ)萃取分离性能和萃取机制。萃取实验考察了水相初始pH,温度、萃取剂浓度对Ⅴ(Ⅳ)萃取性能的影响,探究了相比对萃取分离Ⅴ(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)性能的影响。结果表明:在钒、铁浓度(C)分别为C_(Ⅴ)=0.22 g·L^(-1)和C_(Fe)=0.5 g·L^(-1)的原料液条件下,萃取温度为室温、有机相体积组成为20%P507+80%磺化煤油、水相初始pH=2,相比(O/A)=1∶6及萃取时间为5 min时,Ⅴ(Ⅳ)的萃取率达到96%,而Fe(Ⅱ)的萃取率仅为8%,分离系数达到291,Ⅴ(Ⅳ)与Fe(Ⅱ)可有效分离。萃取热力学实验先采用饱和容量法研究了当水相初始pH值为2时,P507对Ⅴ(Ⅳ)的萃取机制,结果显示萃合物中Ⅴ(Ⅳ)与P507的摩尔比,即萃合比([Ⅴ]/[P507])为1∶2,并得到相应的萃取方程。再考察不同萃取液pH值、萃取剂浓度及萃取温度对Ⅴ(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)分配比的影响,计算得萃取Ⅴ(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)反应的平衡常数(K)、焓变(ΔH)、自由能变(ΔG)及熵变(ΔS)。其中平衡常数KⅤ=1×10^(-2.35),KFe=1×10^(-2.95)说明在室温时,该体系条件对Ⅴ(Ⅳ)的萃取更完全,反应得也更彻底。ΔH(Ⅴ)=8.48 kJ·mol^(-1),在较低温度时ΔH(Fe)_(1)=38.96 kJ·mol^(-1),而在较高温度时ΔH(Fe)_(2)=-21.31 kJ·mol^(-1)表明低温下该萃取过程为吸热反应,温度的升高导致萃取率不断提升。ΔG(Ⅴ)=5.7 kJ·mol,ΔS(Ⅴ)=9.32 J·K^(-1)·mol^(-1),ΔG(Fe)=16.8 kJ·mol^(-1),较低温度时ΔS(Fe)_(1)=74.3 J·K^(-1)·mol^(-1)以及较高温度时ΔS(Fe)_(2)=-127.8 J·K^(-1)·mol^(-1),ΔG(Ⅴ)<ΔG(Fe)证明了该萃取体系是优先萃取Ⅴ(Ⅳ)的,且萃取Ⅴ(Ⅳ)比萃取Fe(Ⅱ)更加完全,与Ⅴ(Ⅳ)形成的萃合物也更加稳定。分别对纯P507及萃取Ⅴ(Ⅳ)后有机相和萃取Fe(Ⅱ)后有机相进行红外光谱分析,进一步说明萃取主要发生在P-OH上。且由于钒氧双键与萃取剂P507的磷羟基形成了P-π共轭键,故与Fe(Ⅱ)相比,Ⅴ(Ⅳ)更容易被萃取剂萃取且更加稳定。 | 刘月 李望 朱晓波 | 2023 | 稀有金属2023，47，6： | 0 |
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