2,2'-硫代双对叔辛基苯酚萃取镍的性能.pdf

第6 l 卷第4 期 2009 年l1 月 有色金 属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o L6 1 ，N o ．4 N o v e m b e r ．20 09 2 ，27 一硫代双对叔辛基苯酚萃取镍的性能 李效军，雒佳莉，王凯，孙树娟，贾睿生 河北工业大学化工学院，天津3 0 0 1 3 0 摘 要研究2 ，2 ’一硫代双对叔辛基苯酚对镍的萃取性能。结果表明。以苯为稀释剂，2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚的浓度1X 1 0 一m o l ／L ．[ N i 2 ] o ．I g ／L ，p H I I ．萃取时间t 1 5 m i n ，相比 O ／A ；l 1 ，镍的萃取率可达9 8 ．6 ％。硫酸是适宜的反萃荆，用 4 m o l ／L 硫酸反萃负载镍的有机相，单级反萃率可达8 5 ．6 ％。 ’ 关键词冶金技术；镍；萃取；2 。2 硫代双对叔辛基苯酚；硫酸 中图分类号T F S 0 4 ．2 T F 8 1 5文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 9 0 4 0 0 6 5 0 3 2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚是一种重要的有机合 成中间体和精细化工产品，它本身可以作为聚烯烃 类产品、燃料油和润滑油的抗氧剂，而且还可与一些 二价金属盐 如镍盐等 反应生成络合物，作为聚合 物材料的光稳定剂。。 2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚是合成光稳定剂U V 一1 0 8 4 的前体，它在碱性条件下可以和镍离子络 合；且从其分子结构上看，它同时含有氧和硫两个萃 取功能基，与螯合型金属萃取剂的特点相符。鉴于 上述原因，笔者认为2 ，2 ’一硫代双对叔辛基苯酚具 有金属萃取剂的功效，且目前将其作为萃取剂及其 对金属离子的萃取性能的相关内文献在国内外未见 报道。本文以2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚为萃取剂， 初步研究了其对镍的萃取性能。 1实验方法 1 ．1 试剂与仪器 试验用2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚为自制试剂， 其他试剂均为分析纯试剂。 试验用的主要试剂有2 ，2 硫代双对叔辛基苯 酚溶液，1 1 0 。m o l ／L 苯溶液；镍标准液，浓度 0 ．1 9 ／L ；丁二酮肟，l ％N a O H 溶液；5 ％氢氧化钠溶 液；3 ％过硫酸铵溶液；2 0 ％酒石酸钾钠溶液；硫酸； 盐酸；硝酸。试验用仪器有7 5 6 型紫外分光光度计、 恒温康氏振荡器和p H S 一3 C 型数字式酸度计。 1 ．2 试验过程 收稿日期2 0 0 7 0 8 3 1 作者简介李效军 1 9 6 7 一 ，男，黑龙江呼兰县人，教授，博士。主要 从事塑料助荆、有机合成等精细化工领域方面的研究。 分别用移液管移取相比 O ／A 1 1 的待萃液 和配制好的萃取剂溶液于具塞比色管中，放人恒温 康氏振荡器进行振荡混相。静置分相后，采用丁二 酮肟分光光度法H 。o 分析萃余液中镍的浓度，有机 相中镍浓度由差减法求得，从而可以计算出萃取率。 2 试验结果与讨论 2 ．1 稀释剂对镍萃取率的影响 在2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚溶液浓度1X1 0 。 m o l ／L ，[ N i 2 ] 0 ．1 9 ／L ，水相p H 1 1 ，相比 O ／A l 1 ，萃取时间1 5 m i n 的条件下，考察不同稀释剂 对镍萃取率的影响，结果见表1 。三氯甲烷和四氯 化碳在萃取结束后不易分相，且有第三相产生，不宜 采用。在苯或甲苯中分相速度快 约1 5 s ，无第三 相产生。由表l 可以看出，以苯为稀释剂时镍的萃 取率最高，故选用苯为稀释剂。 表1 稀释剂对萃取率的影响 T a b l e lE f f e c to fd i l u e n to ne x t r a c t i n gr a t e 稀释剂镍葶取率／％ 三氯甲烷 四氯化碳 苯 甲苯 9 7 ．2 9 6 ．5 9 8 ．6 9 2 ．1 2 ．2 萃取剂浓度对镍萃取率的影响 采用[ N i 2 ] 0 ．1 9 ／L ，p H 1 1 的镍溶液进行 萃取试验，萃取时间t 1 5 r a i n ，相比 O ／A 1 1 ，考 察不同萃取剂浓度对镍萃取率的影响，结果见图1 。 由图1 可以看出，镍的萃取率随萃取剂浓度的增大 而增大，当浓度达到1 1 0 。3 m o L ／L 时，萃取率接近 9 9 ％，此后。再增大浓度，萃取率的增幅不大，且不易 万方数据 有色金属 第6 l 卷 分相。综合考虑萃取成本和萃取效果，选用萃取剂 浓度为1 1 0 3 t o o l ／L 。 2 ．3 萃取时间对镍萃取率的影响 用l 1 0 。m o l ／L 的2 ，27 一硫代双对叔辛基苯 酚溶液萃取[ N i “] 0 ．1 9 ／L ，p H 1 1 的镍溶液，相 比 O ／A 1 1 ，测定不同萃取时间下镍的萃取率， 萃取时间对镍萃取率的影响见图2 。由图2 中可以 看出，当萃取时间小于1 5 r a i n 时，萃取率随萃取时间 的增大而增大，大于1 5 r a i n 后，萃取率随时间的变化 不大，趋于稳定。因此可以推断出，1 5 m i n 时萃取过 程基本达到平衡。所以选择最佳萃取时间为 1 5 m i n ，以保证萃取体系达到平衡。 c ， l O - 3 m 0 1 ，L 图1萃取剂浓度对萃取率的影响 F i g ．1 E f f e c to fc o n c e n t r a t i o no fe x t r a e t a n to n e x t r a c t i n gr a t e 图2 萃取时间对萃取率的影响 F i g ．2 E f f e c to fe x t r a c t i n gt i m eo ne x t r a c t i n gr a t e 2 ．4 水相p H 对镍萃取率的影响 水相p H 值是影响萃取过程的一个重要因素。 在2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚的分子结构中，苯环上 酚羟基上的氧原子为萃取活性基团，理论上讲，酚羟 基在碱性条件下容易失去氢，形成酚氧负离子，从而 和金属离子配位结合。所以，水溶液的碱性决定了 2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚的萃取活性。 采用1 1 0 。m o l ／L 的2 ，2 硫代双对叔辛基苯 酚溶液萃取[ N i “] 0 ．1 9 ／L 的镍溶液，萃取时间t 图3 水相p H 值对萃取率的影响 F i g ．3 E f f e c to fp Hs a l u e so fa q u e o u sp h a s e o ne x t r a c t i n gr a t e 1 5 m i n ，相比 O ／A l 1 ，用5 ％N a O H 溶液调节 水相p H 值，考察了不同p H 值对萃取率的影响，结 果见图3 。由图3 可知，在p H 7 时，2 ，2 硫代双对 叔辛基苯酚无萃取活性，镍的萃取率随水相p H 值 的增大而增大，这说明一定的碱性可促进酚氧负离 子的形成，有利与萃取过程的进行。当水相p H l l 时，镍的萃取率可达9 8 ．6 ％，p H 值再增大，溶液开 始变浑浊，可能是由于O H 一与N i “形成N i O H 沉淀所致。所以，选择水相p H l l 为最佳条件。 2 ．5 不同反萃剂对镍反萃率的影响 采用硫酸、盐酸和硝酸作为反萃剂，考察不同浓 度下，反萃2 ，27 一硫代双对叔辛基苯酚负载有机相 中镍的情况，结果见图4 。由4 可知，相同浓度下， 硝酸的反萃效果较差，且硝酸具有强氧化性，对萃取 剂有一定的破坏作用。相同浓度的硫酸和盐酸的反 萃效果比较接近，硫酸的反萃率稍高，单级反萃率可 达8 0 ％以上，故选用硫酸作为反萃剂。 酸浓度／ m o t L 4 图4 不同反萃剂对反萃率的影响 F i g ．4 E f f e c to fd i f f e r e n ts t r i p p i n ga g e n t o ns t r i p p i n gr a t e 2 ．6 硫酸浓度对镍反萃率的影响 采用相比 O ／A 1 1 ，反萃时间1 5 m i n ，用不 同浓度的硫酸反萃2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚负载 咖舛Ⅸ甜矾瓢舢瓢乳“0 万方数据 第4 期李效军等2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚萃取镍的性能 6 7 图5 硫酸浓度对反萃率的影响 F i g ．5 E f f e c to fc o n c e n t r a t i o no fs u l f u r i ca c i d o ns t r i p p i n gr a t e 镍的有机相，考察硫酸浓度对镍反萃率的影响，结果 见图5 。由图5 可知，镍的反萃率随硫酸浓度的增 加而增大，当[ H s O 。] 4 m o l ／L 时，镍的反萃率达 到8 5 ．6 ％，且分相迅速。硫酸的浓度继续增加，反 萃率趋于稳定，分相缓慢，容易产生第三相。所以， 选用4 m o l ／L 硫酸作反萃剂较为适宜。 3结论 2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚萃取镍的最佳的萃取 条件苯为稀释剂，2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚的浓度 1 1 0 一m o l ／L ，水相[ N i 2 ] 0 ．1 9 ／L ，p H 1 1 ，萃取 时间t 1 5 r a i n ，相比 O ／A 1 1 。镍的萃取率可达 9 8 ．6 ％，分相迅速，不产生第三相。最佳的反萃条 件反萃剂硫酸，浓度4 m o L ／L 。单级反萃率可达 8 5 ．6 ％。 2 ，2 硫代双对叔辛基苯酚作为萃取剂，对金属 镍有较好的萃取性能，但从实际应用方面考虑，其自 身也存在一定的缺陷，如难溶于直链烷烃，只可用苯 或卤代烷作稀释剂，萃取成本高，不宜于大规模工业 应用。可以通过对其萃取机理及构效关系的进一步 研究，对其进行分子结构上的修饰，以弥补它的不足 之处，以此为基础，有望研究出性能更为优良、实用 性更强的新型金属萃取剂。 参考文献 [ 1 ] F u e h s m a nCH ，H e i g h t sC ，N i c h o l s o nAM ，e ta 1 ．N i c k e lb i s p - o c t y i p h e n 0 1 m o n o s u l p h i d es t a b i l i z e dp o l y e t h y l e n e U S A ， 2 9 7 1 9 4 1 [ P ] ．1 9 6 1 2 - 1 4 ． [ 2 ] A k i h i r oY a m a g u c h i ，T a d a s h iK o b a y a s h i ，K e i s a b u r oY a m a g u c h i ，e ta LP r o c e s sf o rt h ep r e p a r a t i o no f2 ，2 “ - b i s [ 4 - 1 ，l ，3 ，3 - t c t r a m e t h y l b u t y l p h e n 0 1 ] s u l f i d e U S A ，4 2 4 8 8 0 4 [ P ] ．1 9 8 1 - 2 - 3 ． [ 3 ] H a r o l dM a r v i nF o s t e r ，M i d d l e s e xNJ ．P o l y e t h e y l e n ea n dp o l y p r o p y l e n ec o m p o s i t i o n sc o n t a i n i n gn i c k e la m i n ec o m p l e x e so fb i s p h e n o ls u l f i d ea gl i g h ts t a b i l i z e r s U S A ，3 3 1 3 7 7 0 [ P ] ．1 9 6 7 - 4 ．1 1 ． [ 4 ] 吴秋华．浅谈丁二酮肟比色法测定镍[ J ] ．电镀与环保，2 0 0 6 ，2 6 5 4 7 4 8 ． [ 5 ] 胡国军，赵素梅．丁二酮肟分光光度法测定硝酸镍生产废水中的镍[ J ] ．化学工程师，2 0 0 5 。1 1 2 1 3 0 3 2 ． E x t r a c t i n gP e r f o r m a n c eo fN i c k e lb y2 ，2 t h i o b i s - 4 t o c t y l p h e n o i L IX 记o f u n ，L U OJ i a l i ，W A N GK a i ，S U NS h u - j ．u a n ，J I AR u i s h e n g S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，H e b e iU n i v e r s i t yo ，T e c h n o l o g y ，T i a n j i n3 0 0 1 3 0 ，C h i n a A b s t r a c t ，T h ee x t r a c t i n gp e r f o r m a n c eo f2 ，2 t h i o b i s - 4 - t - o c t y l p h e n o lf o rn i c k e li si n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a t u n d e rt h ec o n d i t i o no fb e n z e n ea sd i l u e n t ，t h ec o n c e n t r a t i o no f2 ，2 “ - t h i o b i s - 4 一t o c t y l p h e n o l1 1 0 。3 m o l ／L ，[ N i 2 ] 0 ．1 s Y L ，p H 1 I ，t 1 5 m i n ，p h a s er a t i o O ／A 1 1 ，9 8 ．6 ％o ft h ee x t r a c t i n gr a t eo fn i c k e li sa c h i e v e d ． S u l f u r i ca c i di st h ef e a s i b l es t r i p p i n ga g e n t ．t h es i n g l e s t a g es t r i p p i n gr a t ec a nr e a c h e s8 5 ．6 ％w i t h4 m o l ／Ls u l f u r i c a c i d ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；n i c k e l ；e x t r a c t i o n ；2 ，2 “ - t h i o b i s - 4 - t - o c t y l p h e n o l ；s u l f u r i ca c i d 万方数据