萃取法在盐湖卤水提硼中的研究进展

硼资源的开发利用对现代工业的发展具有重要作用。硼镁矿作为传统的硼资源,其储量和品位逐渐降低;而盐湖卤水中含有丰富的硼,占我国总储量的30%以上,盐湖硼资源的高效开发是解决我国高度依赖进口的有效途径。采用溶剂萃取法从盐湖卤水中提硼具有选择性好、效率高、成本低等特点,应用前景广阔。溶剂萃取的关键是萃取体系的选择,因此针对不同类型的盐湖,优选萃取性能好、水溶性小的萃取体系成为当前研究的热点。针对目前萃取工艺的应用以及近期研究开发的新型萃取体系,本工作综述了不同体系萃取硼的特点,包括脂肪醇(一元脂肪醇、二元脂肪醇和混合醇)、含羟基的芳香族化合物、含羟基的胺类化合物和离子液体四类萃取体系,重点总结了各类萃取体系萃取硼的机理,并概述了萃取剂结构对萃取性能的影响规律,分析了共存离子对萃取过程的影响,探讨了新型硼萃取剂的研发方向。其中脂肪醇中的一元醇需要在高酸度、强盐析下实现对硼酸的高效萃取。二元醇较一元醇的萃取效率更高,但二元醇黏度大、溶损高、反萃困难,萃取剂循环性能相对较差。混合醇体系能够降低有机相的黏度和水溶性,并且具有一定的协同萃取效应,成本低,适用于工业化应用。其他体系,如含羟基的芳香类和胺类化合物在碱性条件下对硼有较好的萃取效果,但一般价格较高,工业应用较为困难。离子液体由于其不易挥发、化学稳定性好、结构可设计性等优点应用于盐湖卤水萃取提硼,同时可作稀释剂,具有一定的应用前景。分析表明,混合醇作为经济高效的萃取体系在酸性盐湖卤水提硼中更具优势,有望大规模工业化应用。     

1,3-二元脂肪醇萃取硼酸的平衡特性

基于1,3-二元脂肪醇的溶剂萃取法在盐湖卤水提硼方面有广阔的应用前景,系统研究了两种1,3-二元脂肪醇萃取剂:2-乙基-1,3-己二醇(EHD)和2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇(BEPD)对硼酸的萃取性能,分别考察了萃取剂浓度、原料液pH、硼酸浓度、氯化镁浓度以及温度等因素对硼酸分配系数的影响。实验结果表明,温度为303.15 K,原料液中硼酸浓度为0.0185 mol·L^-1,EHD和BEPD甲苯溶液中浓度均为0.4 mol·L^-1时,硼酸的分配系数分别达到9.43和8.25。高浓度的萃取剂和较低的原料液pH条件对提高分配系数有利;分配系数随原料中硼酸浓度和反应温度的升高而降低,1,3-二元脂肪醇萃取硼酸的过程为放热过程;氯化镁存在下的盐析效应也有利于硼酸的萃取分配。     

溶剂萃取法从提锂后盐湖卤水中提硼的工艺研究

以青海东台吉乃尔盐湖提锂后卤水为原料,用2-乙基-1,3-己二醇分别与异辛醇、异戊醇组合的混合醇从卤水中萃取硼,从萃取剂体积分数、酸度、相比、萃取时间、萃取温度、饱和萃取容量、反萃剂浓度、反萃时间等方面加以实验,获得了混合醇从卤水中萃取提硼的最佳工艺条件:萃取剂体积分数30% ,水相pH为3,相比1:1,萃取时间10 min,最大饱和容量61.4 g/L(B2O3).并与一元醇进行了比较,得出混合醇的萃取效果远好于一元醇.     

卤水提硼技术进展综述

简要概述了全球硼资源储量以及分布情况,具体介绍了中国硼资源的分布情况和硼酸产品的市场需求状况,综述并分析了目前国内外从盐湖卤水、地下卤水、油气田卤水等含硼体系中提硼的技术,如酸化结晶法、沉淀法、吸附法、溶剂萃取法等。着重介绍了溶剂萃取法从盐湖卤水中提硼所选取的萃取剂和萃取设备的研究进展,并对今后从盐湖卤水中提硼的研究方向做了展望。     

混合醇萃取剂从浓缩盐湖卤水中萃取提硼的实验研究

以2-乙基-1,3-己二醇和异丁醇按照一定体积比组成混合萃取剂、航空煤油为稀释剂,萃取某硫酸盐型盐湖浓缩卤水中的硼。对萃取剂浓度、浓缩卤水pH、萃取相比、萃取温度、萃取时间、饱和萃取容量和反萃剂浓度、反萃相比等进行了实验研究。结果表明:2-乙基-1,3-己二醇、异丁醇和航空煤油体积比为1∶2∶3,卤水pH为3,萃取相比为1∶1,温度为20℃,萃取时间为5 min;将得到的富硼有机相用0.25 mol/L氢氧化钠溶液进行反萃,反萃相比为1∶2、温度为30℃、反萃取时间为15 min。经三级萃取及反萃,卤水中硼质量浓度降为0.8 mg/L,硼萃取率为99.99%,反萃率为99.78%,硼回收率为99.77%,萃取效果好。     

2-乙基-1,3-己二醇从卤水中萃取硼酸

以青海察尔汗盐湖提钾后老卤为原料，以磺化煤油为稀释剂，从萃取剂浓度、酸度、相比、萃取时间、萃取等温线5个方面加以试验，获得了2-乙基-1，3-己二醇（简称二元醇）从卤水中萃取提硼的最佳试验条件，并与2-乙基己醇（简称一元醇）和磺化煤油的萃取体系进行比较，得出二元醇的萃取效果高于一元醇的结论。二元醇从卤水中萃取提硼的最佳试验条件：萃取剂体积分数50％，pH为2，有机相与卤水体积比为1：2，萃取时间10min，二元醇对硼酸的萃取容量为22g／L。     

萃取法从盐湖卤水中提取硼

为加强从盐湖卤水中提取硼的研究,以青海西台吉乃尔盐湖卤水为原料,探讨了2-乙基-1,3-己二醇(EHD)/正辛醇(CA)/ExxsoL D80萃取体系对硼的分离效果。从萃取剂体积分数、酸度、萃取时间、相比、反萃取剂浓度、反萃时间等方面加以实验。确定了萃取过程的最佳实验条件:10%EHD-40%CA-50%D80,pH=2,萃取时间t=12 min,相比(O/A)=1,萃取温度为室温,硼的单级萃取率为98. 67%,3级逆流萃取率可达99. 91%。在萃取体系中加入协萃剂,减少了萃取剂EHD的用量,在保证萃取率的同时,可改善萃取剂的乳化问题,对实现以EHD为萃取剂的萃取体系提取硼的研究具有重要意义。     

卤水提硼萃取剂的研究概述

溶剂萃取法是卤水提硼较好的方法之一，萃取剂的选择是萃取操作的关键，因此采用萃取操作时，首要的问题是萃取剂的选择。主要论述了溶剂萃取法提取硼酸的原理，以及已用于卤水提硼的萃取剂名称及萃取效率。把提硼的萃取剂分为一元醇、二元醇、混合醇、羟基胺和其他类5部分加以叙述。     

盐湖卤水萃取提硼试验研究

以西藏某盐湖卤水浓缩液为研究对象,对影响萃取和反萃取的诸多因素如料液酸度、萃取剂配比、萃取和反萃取时间、反萃取剂浓度、相比等进行了详细试验研究,获得了混合醇提硼适宜的萃取条件：原料液pH=3,混合醇萃取剂与磺化煤油的体积比V（2-乙基-1,3-己二醇）∶V（异辛醇）∶V（磺化煤油）=3∶7∶10,相比为1.0,萃取时间为 10 min;反萃取条件：反萃取剂浓度为0.3 mol/L,相比为1.0,反萃取时间为10 min。在此工艺条件下,萃取率＞96%,反萃取率＞95%。另外,在本原料液体系中,以二元醇与一元醇的混合醇作为萃取剂萃取硼,萃取效果远好于一元醇。     

酸化-萃取联合工艺从盐湖卤水中提硼的工艺研究

以西台吉乃尔盐湖卤水为原料,进行了酸化-萃取联合工艺从盐湖卤水中提硼的工艺研究。研究表明,酸化提硼阶段溶液最佳的pH值为2～3,萃取阶段异辛醇与航空煤油最佳的配比为体积比1∶1,相比(O/A)为0.5,萃取级数为7级。采用该工艺萃余液中的B2O3含量仅为27 mg·L-1,原料中的硼酸回收率达到99%以上。     

盐湖提锂萃取剂及萃取体系研究进展

中国盐湖中蕴藏着丰富的锂资源,溶剂萃取法提锂是目前研究较多且较深入的方法之一。大量研究表明,萃取剂分子的结构是决定萃取效率的关键因素。对近年来盐湖卤水提锂萃取剂及萃取体系的研究进展做了综述,着重综述了醇+酮、有机磷、季胺盐-偶氮离子螯合-缔合、冠醚和离子液体等不同类型萃取剂及萃取体系的研究现状,分析了各类萃取剂在提锂过程中的机理、特点及存在的问题,并在此基础上对溶剂萃取法盐湖提锂萃取剂的发展方向做了展望。     

溶剂萃取法分离油田卤水中的硼

以异辛醇为萃取剂,磺化煤油为稀释剂,从萃取剂体积分数、卤水pH值、相比、萃取时间、饱和萃取容量、反萃液pH值、反萃时间等方面考察了异辛醇对油田卤水中硼萃取的影响.结果表明:在卤水pH值为2、异辛醇体积分数为30％、相比(O/A)为1∶1、萃取时间为10 min时,通过4级萃取,硼的萃取率为95.3％;在相比为1∶l、反萃时间为10 min时用燕馏水3级反萃负载有机相,囊的反萃率达99％;整个过程穗的总回收率为94.3％.     

溶剂萃取法净化盐酸法湿法磷酸的研究进展

盐酸法湿法磷酸路线相比硫酸法具有环保和低品位矿适应性优势。综述了溶剂萃取法净化盐酸法湿法磷酸的典型IMI流程、进展与现状和常用溶剂的优缺点;评述了盐酸法路线的固有弊端并提出了相应的解决办法与建议。IMI流程的步骤为酸解、溶剂萃取、浓缩、萃取剂回收。溶剂萃取是净化的核心步骤,常用萃取剂有正丁醇和/或异戊醇、磷酸三丁酯等。磷酸三丁酯相较低碳醇具有对磷酸萃取能力强、选择性高、溶解度小等优点。盐酸法路线有净化磷酸浓度低及盐酸、氯化钙废液利用困难和设备防腐要求高的固有弊端,虽可采用如微化工精确控制等手段,但仍无法完全克服。经分析认为盐酸法路线在特定地理区域或特定时代背景下,才有可能大规模工业化应用。     

离子液体基萃取体系用于卤水中锂分离的研究进展

近年来,锂电行业的迅猛发展,使锂资源,特别是卤水锂资源的开发利用受到了广泛关注。离子液体作为一种新型的绿色介质为优化升级传统溶剂萃取法卤水提锂带来了新机遇。本文首先简要回顾了离子液体基萃取体系用于卤水提锂的发展历程,重点阐述了离子液体萃取分离锂的行为与性能,详细讨论了萃取机理,并简单介绍了其他基于离子液体的锂分离技术。在此基础上进一步分析了离子液体基萃取体系存在的问题, 提出深入开展离子液体基萃取体系用于盐湖锂分离的机理研究并开发新型离子液体萃取剂及萃取体系,建立和优化新型萃取工艺是未来的主要发展方向。本文期望为盐湖锂资源的绿色、高效开发提供借鉴与参考。     

2,3,5-三甲基吡嗪生产工艺的改进

本文讨论以丁二酮、1，2－丙二胺为原料，合成2，3，5－三甲基吡嗪生产工艺条件的改进，重点讨论溶剂、萃取剂的改变对其产率的影响。结果表明：当丁二酮、1，2－丙二胺、碱土金属氧化物、氢氧化钾，乙醇溶剂的投料比为1：1．1：2．2：2．2：12（物质的量比）时，乙醇溶剂部分改用碱性回收乙醇，萃取剂改用价格低廉的饱和盐水，可大大降低产品的成本，且对其产率不发生影响，以丁二酮计其转化率可达57％左右，产品纯度≥99．0％。     

硼资源及其加工利用技术进展

简要介绍了我国硼资源的特点和加工利用现状,并对利用硼资源生产硼酸的现有生产工艺技术进行了评述,包括硫酸一步分解法、两步法及萃取、沉淀分离、盐析、重力沉降等。结合近年我国发现的钠硼解石固体硼矿藏以及含硼卤水资源的特点,对新型硼资源的加工利用进行了预测。针对四川平落坝气田的富硼卤水资源,提出选择适宜的萃取剂,采用萃取法提取卤水中硼酸的工艺方案,以实现对含硼卤水资源的综合利用。     

EVALUATION OF EXTRACTANT-COATED FERROMAGNETIC MICROPARTICLES FOR THE RECOVERY OF HAZARDOUS METALS FROM WASTE SOLUTION

ABSTRACT

A magnetically assisted chemical separation (MACS) process developed at Argonne National Laboratory is a compact method for the extraction of transuranic (TRU) metals from, and volume reduction of, liquid waste streams that exist at many DOE sites. The MACS process utilized the selectivity afforded by solvent extractant/ion-exchange materials in conjunction with magnetic separation to provide a more efficient chemical separation. Recently, the principle of the MACS process has been extended to the evaluation of acidic organophosphorus extractants for hazardous metal recovery from waste solutions. Moreover, process scale-up design issues were addressed in respect to particle filtration and recovery.

Two acidic organophosphorus compounds have been investigated for hazardous metal recovery, bis(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid (Cyanex® 272) and bis(2,4,4-trimethylpentyl) dithiophosphinic acid (Cyanex® 301). These extractants coated onto magnetic microparticles demonstrated superior recovery of hazardous metals from solution as compared with data from solvent extraction experiments. The results illustrate the possibility for diverse applications of this technology for dilute waste streams. Preliminary process scale-up experiments with a high-gradient magnetic separator at Oak Ridge National Laboratory revealed the potential for very low microparticle loss rates.