溴代十六烷吡啶与CTMAB萃取钯的研究.pdf
第5 9 卷第1 期 2 0 07 年2 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 .5 9 .N o .1 F e b r u a r y 2007 溴代十六烷吡啶与C T M A B 萃取钯的研究 潘路,王凤武 淮南师范学院化学生物系,安徽淮南2 3 2 0 0 1 摘要研究溴代十六烷吡啶 R B r 和十六烷基三甲基溴化铵 C T M A B 以正戊醇为稀释剂萃取钯的性能。结果表明,萃取 剂浓度、相比、水相中氯离子浓度对钯的萃取率有较大影响。R B r 与C T M A B 对钯有协同萃取的作用,R B r 和C T M A B 总浓度为 5 0 m m o l L - ’。R B r 的摩尔分数为0 .8 时,侨萃系数最大,为1 8 .2 6 。协萃体系对钯的萃取反应很快。在3 0 s 内基本达到平衡。钯的 饱和萃取容量高于7 9 L 一。用8 t o o l L .1 以上的氨水可以高效率地反萃钯。 关键词冶金技术;钯 I I ;萃取;溴代十六烷吡啶;十六烷基三甲基溴化铵 中圈分类号T F 8 3 6 ;T F 8 0 4 .2 文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 1 0 0 6 8 0 4 贵金属的提取分离中,溶剂液液萃取法占有极 其重要的地位。在盐酸体系中,平面正方形离子 [ P d C l 。] 2 一的热力学稳定性最差,其动力学活性却 最大,最容易发生水合反应和配体交换反应uJ 。正 是由于钯的性质比较活泼,有关其萃取的研究工作 报道较多[ 2 - 6 ] 。萃取钯所采用的萃取剂主要有硫 醚类、亚砜类、羟基肟类等[ 7 _ 9 】,也有采用十六烷基 三甲基溴化铵来萃取钯[ 1 0 ] ,但尚未见溴代十六烷吡 啶萃取钯的报道。研究表明,在十六烷基三甲基溴 化铵的存在下,以正戊醇作稀释剂,溴代十六烷吡啶 对钯的萃取性能比较优良,且溴代十六烷吡啶与十 六烷基三甲基溴化铵对钯有协同萃取效应。 1实验方法 1 .1 试剂和仪器 所用试剂均为分析纯,主要有溴代十六烷吡啶 R B r 、十六烷基三甲基溴化铵 C T 脚 、P d C l 2 、正 戊醇等。所用的分析仪器为W F X 一1 0 0 原子吸收分 光光度计。 1 .2 试液的配制 在电子天平上称取0 .4 1 6 5 9P d C l 2 ,加适量 1 2 t o o l - L o 的盐酸和适量蒸馏水于1 0 0 m L 烧杯中 使之完全溶解,在2 5 0 m L 容量瓶中定容。待萃液中 [ P d I I ] 1 .0 0 0 9 L ~,[ H C l ] 0 .5 m o l L _ 。。将 R B r 和C T M A B 分别加入到一定体积的正戊醇中稀 释,配制成所需浓度的萃取剂有机相。 收稿日期2 0 0 5 0 9 0 8 作者简介潘路 1 9 7 0 一 ,男,河南光山县人,讲师,硕士,主要从 事贵金属分离等方面的研究。 1 .3 试验程序 以一定相比,用移液管分别移取所需体积的有 机相及3 m L 待萃液于1 0 m L 磨口试管中,然后将试 管置于电动振荡器中,振荡萃取至所需时间后,静置 分相。用移液管移取一定量的萃余液置于1 0 m L 容 量瓶中,以0 .i m o l L q 盐酸稀释至刻度,用原子吸 收分光光度计分析萃余液中P d 1 I 的含量。有机 相中P d Ⅱ 的含量可以通过差减法求得。 2 试验结果与讨论 2 .1 稀释剂对萃取剂萃钯性能的影响 室温下,将一定量的R B r 、C T 脚分别洛解在 正戊醇、异戊醇和正辛醇中作为萃取剂,用其萃取 钯,试验条件为[ P d I I ] _ 1 .0 0 0 9 L - 。,[ H C l ] - 0 .5 m o l L ~,0 /A 1 ,t 5 m i n 。结果如表1 所示。 表1 数据表明,用正戊醇作稀释剂时,R B r 和 C T M A B 对钯的萃取性能均优于异戊醇和正辛醇, 故用正戊醇作稀释剂。 表1 稀释剂对钯萃取性能的影响 T a b l e1E f f e c to fd i l u t i n gr e a g e n t so np e r f o r m a n c e sf o r e x t r a c t i n gp a l l a d i u m 1 1 2 .2R B r 对萃取剂萃钯性能的影响 室温下,考查R B r 的浓度对P d I I 萃取率的影 响,试验条件同前,结果见图1 。图1 表明,随R B r 万方数据 第1 期 潘路等溴代十六烷吡啶与C T M A B 萃取钯的研究6 9 浓度增大,P d I I 萃取率逐渐升高,C T M A B 对R B r 萃钯有促进作用,当有C T M A B 存在时,同浓度的 R B r 对钯的萃取率比有机相中无C T M A B 时高,且 C T M A B 浓度越大,R B r 对钯的萃取率也越高。另 外还发现,用R B r 萃钯时分相比较慢,两相界面间 由一凹面,即水相不能与有机相彻底分离。有机相 中一旦加入C T M A B 后,分相较快 小于2 m i n ,相 界面清晰干净。这说明,C T M A B 能提高R B r 对钯 萃取时的界面效果。 5l O1 52 02 53 03 54 0 R B r i R 厦/ m m o l L - 1 口一无C T M A B ;◇一C T M A B 浓度为1 0 m m o l /1 .;A C T M A B 浓度为2 0 m m o l /L ;V C T M A B 浓度为3 0 m m o l /L 图1R B r 浓度对P d { I I 萃取率的影响 F i g .1 E f f e c to f [ R B r ] o ne x t r a c t i o nf o rp a l l a d i u m I I 2 .3C T M A B 浓度对萃取剂萃钯性能的影响 试验中考察了C T M A B 对钯的萃取性能,试验 条件同前,结果见图2 。图2 表明,C T M A B 具有萃 取钯性能,且随着C T M A B 浓度的增大,钯的萃取率 逐渐上升,但钯的萃取率上升的幅度较小。当 C T M A B 的浓度为4 0 m m o l L - 1 时,钯的萃取率只有 5 7 .8 %,而有机相中存在R B r 浓度为3 0 mt o o l L o 时,钯的萃取率达到9 2 .2 %。结合前面的试验 结果,C T M A B 对R B 萃取钯有协同萃取效果。 1 02 03 04 0 C T M A B 浓g U m m 0 1 .L .1 △一无R B r ;V R B r 浓度为3 0 r e t o o l L 。1 图2C T M A B 浓度对P d I I 萃取率的影响 F - 培.2 E f f e c to f [ C T M A B ] O I le x t r a c t i o nf o rp a l l ;a d i 吼 1 I 2 .4R B r 与C T M A B 协同萃取P d I I 性能 室温下,固定有机相中R B r 与C T M A B 总浓度 为5 0 m m o l L ~,其他试验条件同前,考察R B r 与 C T M A B 对钯的协同萃取性能,结果如表2 和图3 所示。表2 数据说明,R B r 与C T M A B 的总浓度为 5 0 m m o l L _ 。,二者在不同的物质的量浓度组成下, 协萃系数R 均大于1 ,这说明R B r 与C T M A B 对钯 有协同萃取的效应。在条件下,当R B r 的摩尔分数 为0 .8 时,协萃系数达到最大,为1 8 .2 6 。 表2 协同萃取的相关数据 T a b l e2 R e l a t i v ed a t u mo fs y n e r g i ce x t r a c t i n g p a U a d i u m I I w i t hR B r .C T M A B R B r 浓度/ m m o l L - 1 钯的萃取率/% 分配系数D R & C T M A B 浓度 m n 。l L - 1 钯的萃取率/% 分配系数D C T M A B R B r 的摩尔分数z 钯的萃取率/% D 协同 D 加和 协萃系数R 2 03 04 05 0 5 8 .77 6 .48 5 .28 8 .6 1 .4 23 .2 45 .7 67 .7 7 3 02 01 00 4 5 .43 3 .62 3 .5 0 O .8 3O .5 lO .3 10 0 .40 .60 .81 .0 9 3 .29 8 .99 9 .38 8 .6 1 3 .7 18 9 .9 l1 4 1 .8 97 .7 7 2 .2 53 .7 56 .0 77 .7 7 6 .0 92 3 .9 81 8 .2 61 .0 0 注D 加和 D R B r D C T 蛐m ,R D 协同/D 加和。 图3R B r - C T M A B .钯的协同萃取图 F i g .3S y n e r g i ef i g u r eo fR B r - C T M A Be x t r a c t i n g p a l l a d i u m I I 2 .5 相比对萃取剂萃钯性能的影响 、 室温下,考察协萃体系中有机相与水相的体积 比 0 /A 对钯萃取性能的影响。试验条件为[ P d I I ] _ 1 .0 0 0 9 L ~,[ H C I ] 0 .5t o o l L ~,[ R B r ] 3 0 m m o l L .。,[ C T M A B ] 2 0 m m o l L ~,t 5 m i n 。试验结果如图4 所示。 图4 表明,随着相比 0 /A 的升高,钯的萃取 率不断升高,当0 /A 0 .6 时,钯的萃取率已达到 5 2 8 7 } 6 6 9 4 O .4 O .3 ■ .0 7 9 1 9 .4 7 .L 7 . . . 2 O 5 1 8 7 1 3 5 7 5 7 7 O O O O卯z巧O t 巧石国 6 l 6 l 1 1 ∞ 舯 ∞ ∞ 册 术菌瓣釜糌pd 眯诗锝盛糌pd 踟 ∞ ∞ 舯 冰裔爵盛糌pd 万方数据 7 0有色金属第5 9 卷 1 f 叫1 枣 童 褂8 1 1 釜 糌 山 7 】 6 0 I J .Z0 .4.oU .H1 .{ J1 .Z 相比 o ,A 图4 相比对钯萃取率的影响 F i g .4 E f f e c to fp h a s er a t i o0 np a l l a d i u m I I e x t r a c t i o n 9 7 .6 %,而O /A 大于0 .6 以后,钯的萃取率上升的 幅度已经很小。这说明,R B r C T M A B 体系对钯具 有较好的浓缩作用。实际应用中可选择0 .6 的相比 来萃取钯,这样可以降低成本。 2 .6 时间对萃取剂萃钯性能的影响 室温下,考察萃取时间对P d I I 萃取性能的影 响。试验条件为[ P d I I ] 1 .0 0 0 9 L 一,[ H C l ] 0 .5t o o l L - 。,[ R B r ] 3 0 m m o l L - 。,[ C T M A B ] 2 0 m m o l L - 。,结果见图5 。图5 表明,萃取3 0 s 后反 应已经达到平衡,R B r C T M A B 体系萃取钯的反应 速度很快。 塞9 3 o 碍 釜 糌 己9 2 8 234 时间/m i n 图5时间对钯萃取率的影响 F i g .5 E f f e c to ft i m eo np a l l a d i u m I I e x t r a c t i o n 2 .7 酸度对萃取剂萃钯性能的影响 室温下,考察料液中盐酸的浓度对P d I I 萃取 性能的影响,结果见图6 。试验条件为[ P d I I ] 1 .0 0 0 9 L - 。,[ R B r ] 3 0 m m o l L ~,[ C T M A B ] 2 0 m m o l L ~,0 /A 1 ,t 5 m i n 。图6 表明,随料 液中盐酸浓度的增大,钯的萃取率逐渐降低。这说 明高酸度下对协同萃取不利,实际应用中可维持料 液中盐酸的浓度在0 .5 m o l L q 左右,此时钯有较高 的萃取率。 2 .8 氯离子浓度对钯萃取率的影响 室温下,料液中加入N a C l 来调节氯离子浓度, 9 0 冰 垂8 0 釜 精 己7 0 H I fZ54 盐酸浓P t 童/ m o l L 一‘ 图6 盐酸浓度对钯萃取率的影响 F i g .6 E f f e c t so fh y d r o c h l o r i ca c i dc o n c e n t r a t i o n o np a l l a d i u m I I e x t r a c t i o n 考察氯离子浓度对R B r C T M A B 萃取钯的性能影 响,结果见图7 。试验条件为[ P d I I ] 1 .0 0 0 9 L ~,[ H C l ] - 0 .5m o l L ~,[ R B r ] 3 0 m m o l L ~, [ C T M A B ] 2 0 m m o l L _ 。,0 /A 1 ,t 5 m i n 。图 7 表明,随水相中氯离子浓度的增大,钯的萃取率逐 渐下降,其变化趋势与图6 相似。这说明,水相中氯 离子浓度越大,对钯的萃取也越不利。 氯离子浓l 变/t m o l0 ‘ 图7 氯离子浓度对钯萃取率的影响 F i g .7 E f f e c to fc h l o r i d ei o nc o n c e n t r a t i o no n p a l l a d i u m I I e x t r a c t i o n 2 .9P d I I 萃取饱和容量的测定 室温下,考察协萃体系对钯的萃取饱和容量,结 果见表3 。试验条件为[ P d I I ] 1 .0 0 0 9 L .。, [ H C l ] 0 .5m o l L ~,[ R B r ] 3 0 m m o l L _ 。, [ C T M A B ] 2 0 m m o l L - 。,0 /A 1 ,t 5 m i n 。经 过8 次萃取后,有机相有较大的损失,再继续试验下 去,将会有很大的误差。表3 说明,经过8 次后,有 机相中钯的浓度已大于7 .0 4 9 L - 。,说明协萃体系 对钯的萃取饱和容量应高于7 9 L ~。 表3 钯饱和容量的测定 T a b l e3 D e t e r m i n a t i n gs a t u r a t e dc a p a c i t yo fp a l l a d i u m I I 饼 钡 礼 甜 枣叠瓣釜糌pd 万方数据 第1 期潘路等溴代十六烷吡啶与C T M A B 萃取钯的研究7 1 2 .1 0P d I I 的反萃 室温下,考察氨水的浓度对P d I I 反萃率的影 响,氨水溶液的相体积与有机相体积比A /O l ,反 萃时间t 1 0 m i n ,结果如图8 所示。 图8 表明,用用不同浓度的氨水来反萃载钯有 2468 氨水浓度“r n o l L - 1 V 一有机相中钯浓度为O .8g - L _ 。;Z X 一有机相中钯浓度为l g L - 1 图8 氨水浓度对P d I I 反萃率的影响 F i g .8 E f f e c to f [ N H 3 H 2 0 ] o np a l l a d i u m I I s t r i p p i n g 机相,随着氨水浓度的增大,钯的反萃率逐渐上升, 氨水浓度大于8 m o l L _ 。,再增大氨水的浓度,钯的 反萃率上升的幅度很小。因此,可以用8 m o l L _ 1 的 氨水来有效地反萃钯。 3结论 用正戊醇作稀释剂,R B r 与C T M A B 对钯的萃 取性能均比较良好。R B r 与C T M A B 组成的体系对 钯的萃取有协同效应,二者的总浓度为5 0 m m o l L _ 1 时,随R B r 摩尔分数的增大,协萃系数逐渐升高,当 X R B r 0 .8 时,协萃系数R 1 8 .2 6 。同时C T M A B 的加入能提高R B r 萃钯体系的分相效果。R B r 与 C T M A B 体系萃取钯的速度较快,3 0 s 内基本达到平 衡,且对钯的浓缩效率较高,相比 O /A 为0 .6 时, 钯的萃取率达到9 7 .6 %。可用氨水反萃钯,钯反萃 率随氨水浓度增加而增加,用8 m o l L _ 1 以上浓度的 氨水可以有效反萃钯。 参考文献 [ 1 ] 汪家鼎,陈家庸.溶剂萃取手册[ M ] .北京化学工业出版社,2 0 0 1 6 0 8 6 1 0 . 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P a l l a d i u m I I E x t r a c t i o nw i t hH e x a d e c y l p y r i d i n eB r o m i d ea n dC T M A B P A NL u .W A N GF e n g - w u D e p a r t m e n to fC h e m i s t r ya n dB i o l o g y ,H u a i n a nN o r m a lU n i v e r s i t y ,H u a i n a n2 3 2 0 0 1 ,A n h u i ,C h i n a A b s t r a c t T h ep e r f o r m a n c e so fh e x a d e c y I p y r i d i n eb r o m i d e R B r a n dc e t y l t r i m e t h y l a m m o n i u mb r o m i d e C T M A B w i t hn p e n t a n o la sd i l u e n tf o rp a l l d i u m i i e x t r a c t i o na r ei n v e s t i g a t e d .T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h e e x t r a c t a n tc o n c e n t r a t i o n ,p h a s er a t i oa n dc h l o r i d ec o n c e n t r a t i o ni na q u e o u sp h a s eh a v er e m a r k a b l ee f f e c to nt h e p a l l a d i u m I I e x t r a c t i o np r o c e s s .T h es y n e r g i ce x t r a c t i o nf o rp a l l a d i u ma p p e a r si nt h es y s t e mc o n s i s t e do fR B r a n dC T ⅣL 啦.T h em a x i m u ms y n e r g i ce x t r a c t i o nc o e f f i c i e n t1 8 .2 6i Sa c h i e v e da t0 .8m o l a rf r a c t i o nf o rh e x a d e . c y l p y r i d i n eb r o m i d ew i t h5 0 m m o l L 一1t o t a le x t r a c t a n t c o n c e n t r a t i o no fh e x a d e c y l p y r i d i n eb r o m i d ea n d C T ~n 姬.T h es y n e r g i cr e a c t i o ni Sv e r yf a s ta n dt h ee x t r a c t i o ne q u i l i b r i u mi Se s t a b l i s h e dw i t h i n3 0 s .T h es a t u r a t e dc a p a c i t yo ft h es y s t e mf o rp a l l a d i u m I I i sm o r et h a n7 9 。L 一1 .T h ep a l l a d i u mi np r e g n a n to r g a n i cp h r a s e c a nb ee f f e c t i v e l ys t r i p p e dw i t h8m o 卜L - 。a q u e o u sa m m o n i as o l u t i o n . 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 ;p a l l a d i u m ; s o l v e n t e x t r a c t i o n ;h e x a d e c y l p y r i d i n eb r o m i d e ; c e t y t t r i m e t h y l a m m o n i u mb r o m i d e ∞ 踟 m ∞ 舯 ∞ 鲫 冰、q哥埒堪pd 万方数据