2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟的合成、表征及其萃取性能的研究

摘要

我国铜冶炼以处理高品位铜矿的火法冶炼技术为主。经过几十年的生产，我国很多铜矿已进入开采后期，富矿、易选矿资源己近枯竭，火法冶炼进入了无原料生产的困境，这使大力发展适宜处理低品位铜矿的湿法冶铜技术成为必要。萃取作为湿法冶铜的一个重要组成部分，有着十分重要的研究意义。其中，萃取剂的选取起着决定性的作用。目前，我国湿法冶铜工业所用的萃取剂很大程度上依赖进口。进口铜萃取剂价格昂贵，因此，研究利用国产化工原料，大力开发具有自主知识产权的铜萃取剂，对我国湿法冶铜技术发展有着现实而深远意义。
　　本文在芳香族羟酮肟萃取剂的结构基础上，用特辛基对其芳环上的烷基取代基进行结构修饰，合成了2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟。探讨了其合成最佳工艺条件及其在酸性溶液中对铜的萃取条件及萃取效率。
　　以四氯乙烯为溶剂，对特辛基苯酚、乙酰氯、无水AlCl3和盐酸羟胺为主要原料，采用分步合成法合成了2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟。对特辛基酚在80℃下，与乙酰氯反应2.5 h，形成酚酯。接着升高温度至100℃，在无水AlCl3催化条件下，进行Frise重排反应3.5 h，得到了2-羟基-5-特辛基苯乙酮。后者与盐酸羟胺在无水碳酸钠作缚酸剂的条件下进行肟化反应，合成了目标产物2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟。正交试验优化反应条件后，其平均收率达到68.4％。对合成产物进行傅里叶红外光谱、紫外光谱、核磁共振和高效液相色谱检测，综合检测表明合成产物为目标产物2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟。高效液相色谱检测表明产物纯度大于99%。
　　研究了2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟在酸性溶液对铜的萃取与反萃性能。实验结果表明：在温度25℃，初始水相pH值=4，Cu2+浓度为4 g·L-1，2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟铜萃取剂在稀释剂中浓度为10%，水相和有机相的体积比(A/O)=1:1.5，振荡时间3 min的条件下，铜萃取剂对铜的单级萃取率达到95.45%。在温度25℃，H2SO4浓度为180 g·L-1，有机相与水相的相比(A/O)=1:1，反萃时间5 min的条件下，铜的单级反萃率达到94.35%。
　　本文进一步完善了羟肟类萃取剂萃取铜的理论研究。所合成的萃取剂对铜有较好的萃取效果，可以作为进口铜萃取剂的候补；有望优化羟肟萃取剂的复配体系；对提高湿法炼铜生产效率有很好的促进作用。

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第一章 文献综述

1.1 现代铜湿法冶金及其发展前景

1.2 铜的萃取化学

1.3 羟肟萃取剂

1.4 羟肟的萃取化学

1.5 羟肟的萃取动力学

1.6 工业羟肟萃取剂的性质

1.7 论文研究的意义、主要内容及创新点

第二章 实验部分

2.1 实验试剂及原料

2.2 仪器与设备

2.3 反应方程式

2.4 萃取剂的合成方案

2.5 合成产物的分析方法

2.6 产物的萃取性能研究实验

第三章 2-羟基-5-特辛基苯乙酮肟的合成与表征

3.1 实验合成方法

3.2 酰化反应条件对产物收率的影响

3.3 Fries重排反应条件对产物收率的影响

3.4 肟化反应条件对产物收率的影响

3.5 正交试验优化反应条件

3.6 合成产物的表征

3.7 小结

第四章 合成萃取剂对铜的萃取性能试验

4.1 萃取可行性分析

4.2 萃取机理的实验

4.3 萃取条件对铜萃取效率的影响

4.4 萃取剂的反萃实验

4.5 小结

第五章 结 论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果