用三正辛胺从硫酸体系中萃取锗的机理研究

摘要

本文研究了用三正辛胺从硫酸溶液中萃取锗的机理，探讨了萃合物的组成。 试验选用TDA为萃取剂，酒石酸为配合剂，磷酸三丁酯为调相剂，磺化煤油为稀释剂，确定的最佳工艺条件是：有机相为30％萃取剂-5％调相剂-65％稀释剂，在此条件下进行萃取锗的过程机理研究。 用饱和萃取法经过萃取6次后有机相中形成的饱和萃合物，并推测萃合物的结构(图1)，通过组成分析和表征，探讨了这一体系的萃取机理。用等摩尔法验证萃合物的正确性，并对溶液中萃合物组成的原因作了合理的解释。 图1萃合物的结构图利用红外光谱仪采用KBr压片法测定萃合物的结构。测定结构表明，萃取剂三正辛胺C=O在萃取反应中与Ge4+发生了配位作用；萃取反应中调相剂TBP中的P=O键和络合物Ge(C4H4O6)32-产生了酯键作用，形成了配位数为6的配合物。 本实验探讨了在硫酸体系下影响萃取平衡的因素，值得一提的是，和宏观的萃取工艺研究相比，有关络合萃取的微观机理研究还处于发展阶段。对于曾是十分活跃的无机酸、金属离子等的化学萃取领域，其机理已比较成熟。而硫酸这类极性有机物的络合萃取机理有其特定的复杂性，此类方向的研究比较少。萃取过程中可能有氢键缔合的可能，这使有机相内萃合物组成的确定十分复杂。因此，络合萃取机理性研究不仅有利于认识分离过程本身的规律，而且对于强化硫酸络合萃取分离的工艺具有重要的意义。

目录

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第一章绪论

1.1锗的性质及应用

1.1.1锗的物理性质

1.1.2锗的化学性质

1.1.3锗的应用

1.2锗的回收方法

1.2.1丹宁沉锗法

1.2.2锌粉置换法

1.2.3离子交换法

1.2.4萃取法

1.2.5电解法

1.3国内外萃取锗的概况

1.4萃取锗机理的研究现状

1.5本项目研究的内容及意义

第二章实验

2.1实验所用的试剂和仪器

2.1.1实验药剂

2.1.2实验仪器

2.2实验原理

2.3实验方法

2.3.1锗溶液的配制

2.3.2锗的测定方法

2.3.3配制有机相溶液

2.3.4萃取方法

2.4.萃取溶剂体系选择

2.4.1萃取溶剂的选择

2.4.2调相剂、稀释剂的选择

2.4.3有机相(萃取剂、稀释剂、调相剂)除杂处理

2.4.4萃取剂在有机相中的体积比的确定

2.5萃合物的确定

2.5.1确定萃合物的四种方法

2.5.2实验中确定萃合物的方法

第三章硫酸体系中萃取过程的机理研究

3.1酸度对锗萃取率的影响

3.2萃取平衡处理

3.2.1萃取体系中硫酸的行为分析

3.2.2萃取剂TOA有机相红外谱图的研究

3.2.3调相剂TBP在萃取体系中的行为

3.2.4调相剂TBP有机相红外谱图的研究

3.3配合剂在萃取过程中可能发生的行为

3.4酸性条件影响乳化的因素

3.4.1 SiO2等固体微观离子对相界面的影响

3.4.2温度的影响

3.4.3 pH值的影响

3.5酸性条件萃取的机理

3.5.1溶解度规律及其在萃取过程中的应用

3.5.2空腔作用EAq-Aq相和Es-s

3.5.3硬软酸碱原理

3.5.4水相预处理

3.5.5萃取反应与传质速度

第四章萃合物组成的测定

4.1萃取过程的物理化学

4.2结构因素

4.3影响有机相萃取的因素

4.3.1温度

4.3.2萃取剂在有机相中的体积比

4.3.3调相剂用量

4.3.4萃取反应时间

4.4萃合物组成确定

4.4.1等摩尔法测定萃合物的组成

4.4.2饱和法测定萃合物的组成

4.5萃取实验结果及分析

4.5.1可连续富集次数

4.5.2精密度实验

4.5.3萃合物形成的机理研究

第五章萃取过程中形成络合物的分析

5.1水相中配合剂-酒石酸形成的络合物

5.2有机相中萃取剂TOA在萃取过程中的络合变化

5.2.1TOA官能团在萃取过程的变化

5.2.2 TOA在萃取过程的变化

5.3有机相中调相剂TBP在萃取过程中的变化

5.3.1TBP官能团在萃取过程的变化

5.3.2确定TBP在萃取中的作用

5.4稀释剂-煤油在萃取过程中的变化

5.5萃取体系的红外光谱图

5.6形成的萃合物配位体

第六章结论及展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录