一种重稀土元素的协同萃取剂及其萃取分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及稀土萃取分离领域，尤其是涉及一种重稀土元素的协同萃取剂及其萃 取分离方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技发展，重稀土相关的稀土材料需求越来越大。比如正电子层面扫描仪 (PET)用闪烁晶体，极度依赖镥元素。由于重稀土元素之间性质极为相似，使得分离尤为困 难。
[0003] 现有技术中，分离重稀土主要采用的是以2-乙基己基膦酸-单-2-乙基己基 酯（代号P507)为主体萃取剂的萃取分离方法。P507萃取体系存在如下问题需要解决： ① P507对部分稀土元素分离系数较小；②重稀土元素反萃酸浓度要求高。发明专利CN 201310043075公开了一种分离重稀土元素的萃取剂，它是由C272和P507两种酸性膦类萃 取剂按体积比1:〇. 5~1:2充分混合后，用煤油稀释制得，部分解决了铥、镱、镥元素反萃取 困难的问题，但其有机相仍需皂化。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种重稀土元素的萃取分离 的萃取剂，萃取率高、反萃取容易、且不需要多次循环皂化。
[0005] 本发明的另一个目的在于提供一种高效的重稀土元素的萃取分离方法。
[0006] 有鉴于此，本发明提供如下技术方案：
[0007] -种重稀土元素萃取用萃取剂，其特征在于，所述萃取剂包括（a)式（I)所示化合 物中的至少一种和（b)式（II)所示化合物中的至少一种：
[0008]
[0009] 其中，
【主权项】
其中，
1. 一种重稀土元素萃取用萃取剂，其特征在于，所述萃取剂包括（a)式（I)所示化合物 中的至少一种和（b)式（II)所示化合物中的至少一种：
X为P或N; R1、R2、馬和R 4相同或不同，彼此独立地选自取代或未取代的支链或直链烷基、取代或未 取代的芳基；所述取代基为支链或直链烷基、卤素或支链或直链烷氧基； 1?5和R 6相同或不同，彼此独立地选自支链或直链烷基，所述烷基优选地为C 3-C2(l的支链 或直链烷基，更优选支链烷基，还更优选为C5-Cltl的支链烷基，最优选为2-乙基己基。 &和R 8相同或不同，彼此独立地选自支链或直链烷基，所述烷基优选地为C 3-C2(l的支 链或直链烷基，更优选支链烷基，还更优选为C5-Cltl的支链烷基，最优选为2, 4, 4-三甲基戊 基。
2. 根据权利要求1所述的萃取剂，其特征在于，所述萃取剂包括（a)季鱗基或者季铵基 2-乙基己基膦酸-单-2-乙基己基酯和（b)季鱗基或者季铵基二（2, 4, 4-三甲基戊基）次 膦酸，所述季鱗基和季铵基具有式（III)所示结构： X为P或N;
R1、R2、馬和R 4相同或不同，彼此独立地选自取代或未取代的支链或直链烷基、取代或未 取代的芳基；所述取代基为支链或直链烷基、卤素或支链或直链烷氧基。 优选地，RpRyM5P R 4中的所述支链或直链烷基优选地为C ^C2tl的支链或直链烷基，更 优选为甲基、乙基、正丁基、正己基、正癸基、十四烷基；所述芳基优选苯基。 更优选地，Rn R2、RjPR4中的两个或三个基团相同，或者，四个基团都相同。例如R P R2、馬和R 4中的三个为正己基，另一个为正十四烷基；或者R i、R2、馬和R 4都为正丁基。
3. 根据权利要求1或2所述的萃取剂，其特征在于，所述萃取剂为离子液基协同萃取 剂。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的萃取剂，其特征在于，所述萃取剂中，组分（a) 和组分（b)的体积比为1~9:9~1。 所述体积比还优选为1. 5~5 :5~1. 5。
5. -种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤： (1)将权利要求1至4任一项所述的萃取剂中的组分（a)和组分（b)按比例混合，得混 合物A ; (2) 将步骤（1)所得的混合物A与稀释剂混合组成有机相； (3) 将步骤（2)所得的有机相与重稀土溶液混合，进行萃取，使稀土进入有机相； (4) 使用无机酸对步骤（3)所得的有机相进行反萃取，使稀土进入水相。
6. 根据权利要求5所述的萃取分离方法，其特征在于，所述步骤（1)中，组分（a)和组 分（b)的体积比为1~9:9~1。所述体积比还优选为1. 5~5 :5~1. 5。
7. 根据权利要求5或6所述的萃取分离方法，其特征在于，所述步骤（2)中的混合物A 与稀释剂的体积比为1~50 :99~50。所述体积比还优选为2~40 :98~60。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的萃取分离方法，其特征在于，所述稀释剂选自烷 烃或芳烃中的一种或多种。优选地，所述烷烃选自庚烷、辛烷、十六烷、航空煤油和260#溶 剂煤油中的一种或多种，所述芳径选自苯、甲苯和二甲苯中的一种或多种。
9. 根据权利要求5至8中任一项所述的萃取分离方法，其特征在于，所述无机酸选自盐 酸、硝酸或硫酸中的一种。更优选为盐酸或硝酸，最优选为盐酸。 优选地，所述无机酸的摩尔浓度介于0. 03-3. Omol/L之间，优选介于0. 4-1. 5mol/L之 间，更优选介于〇· 7-1. 3mol/L之间。
10. 根据权利要求5至9中任一项所述的萃取分离方法，其特征在于，所述重稀土元素 为 Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 和 Y 中的一种或几种。
【专利摘要】本发明涉及一种重稀土元素的协同萃取剂及其萃取方法，该协同萃取剂包括所述组分(a)和组分(b)。由该协同萃取剂与稀释剂混合组成有机相对重稀土溶液进行萃取。在萃取过程中，由于两种离子液基萃取剂对重稀土具有很强的协同萃取效应，显著提高了对重稀土的萃取能力。由于离子液特有的相转移作用，反萃剂更容易进入有机相，大大提高了反萃率。本发明采用离子液不需多次循环皂化，萃取过程中不产生氨氮废水。
【IPC分类】C22B3-40, C22B59-00
【公开号】CN104862504
【申请号】CN201510247280
【发明人】孙晓琦, 王艳良, 赵泽原
【申请人】厦门稀土材料研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月15日