N1923为载体的乳状液膜对钪的富集与分离研究

　　钪的性质非常特殊,在现代尖端技术上有着广泛的应用。钪属典型的稀有金属,天然含稀散钪的矿物多达数百种,但钪主要伴生在黑钨矿、钛铁矿和稀土矿中。乳状液膜法是一种适合分离和富集稀贵金属的高效方法。本文以N1923为载体,探讨了分离富集钪的工艺参数,用该方法从钛白粉中富集钪具有一定的应用前景。

1.实验部分

1.1 仪器和试剂

72G型分光光度计(上海分析仪器厂);D90-2F型电动搅拌器(杭州仪表电机厂);HT-441型数字式转速仪(上海转速仪表厂);流动载体:N₁₉₂₃(CHR₁R₂NH₂,R₁+R₂=18~22,工业纯);表面活性剂:上胺205(丁二酰亚胺工业纯);膜溶剂:正庚烷(化学纯);解析剂:硝酸(化学纯)。

1.2 实验方法

1.2.1 乳状液膜的制备

取一定体积的流动载体、表面活性剂及膜溶剂于塑料制乳器中,加入一定量的内相水溶液,室温下以2000~3000r/min的搅拌速度搅拌30min,制得W/O型乳状液膜。

1.2.2 钪的分离富集

在搅拌下将一定体积的W/O型乳状液加入待分离富集的外水相溶液中,每隔2min取一次样,放入分液漏斗中,分层后取外水相测定金属离子浓度。

1.2.3 金属离子浓度的测定

钪浓度用6,8 萘二磺酸偶氮氯膦分光光度法测定;铁浓度用邻菲、罗啉度法测定;钛用茜素红分光光度法测定。

2结果与讨论

2.1 外相酸度对Sc(Ⅲ)迁移的影响

试验了三种外相酸度对Sc(Ⅲ)迁移的影响。试验条件是膜相:1.0mol/L(RNH₃)₂SO₄+2.5%N₂0₅+庚烷;外相:34.2mg/LSc(Ⅲ),H₂SO₄(mol/L)a0.13,b0.25,c0.37;内相:1.0mol/LHNO₃,乳水比Rew=10∶50,油内比:Roi=1∶1。以钛的迁移率为纵坐标,以迁移时间为横坐标作图。结果见图1。

由图1可知,酸度越低Sc(Ⅲ)越易迁移,酸度升高迁移率降低。原因是硫酸降低膜的稳定性所致。

2.2 流动载体N₁₉₂₃浓度对Sc(Ⅲ)迁移的影响

试验了三种不同浓度流动载体对Sc(Ⅲ)的迁移影响。条件是流动载体(RNH₃)₂SO₄浓度(mol/L)a0.1,b0.075,c0.005;外相H₂SO₄浓度0.25mol/L;其它条件同2.1。结果见图2。

由图2可见,随着N₁₉₂₃浓度的增加迁移率显著提高。

2.3 表面活性剂上胺205浓度对迁移Sc(Ⅲ)影响

试验了不同浓度上胺205对迁移Sc(Ⅲ)影响。试验条件是外水相:0.25mol/LH2SO4;上胺205浓度(%):a1.5,b2.5,c3.5。其它条件同2.1。结果见图3。

由图3可见,随着上胺205浓度增加,迁移速度减慢。但活化剂浓度过低液膜易破碎。如上胺浓度为1.5%时,15min后膜破裂。

2.4 内相解析剂HNO₃浓度对迁移Sc(Ⅲ)影响

试验了不同浓度的内相解析剂对迁移Sc(Ⅲ)影响。试验条件是外水相:0.25mol/LH₂SO₄;解析相HNO₃浓度(mol/L):a0.5,b1.0,c1.5。其它条件同2.1。结果见图4。

由图4可见,解析剂浓度对Sc(Ⅲ)的迁移率影响较为复杂。一方面解析剂浓度增加有利于解析反应进行,Sc(Ⅲ)的迁移率增大;另一方面解析剂HNO₃浓度过高会氧化破坏乳化膜,降低Sc(Ⅲ)的迁移率。较适合的解析剂浓度是1mol/LHNO₃。

2.5 乳水比Rew对迁移Sc(Ⅲ)影响

考察了乳状液膜对外水相体积比Rew对Sc(Ⅲ)的迁移率影响。试验条件是外水相:0.25mol/LH₂SO₄;乳水比Rew∶a10∶50,b15∶50,c20∶50。其它条件同2.1。结果见图5。

由图5可见,Rew越大迁移速度越快,富集效果越好。

2.6 油内比Roi对迁移Sc(Ⅲ)影响

考察了乳状液膜内油相与内水相的体积比Roi对迁移Sc(Ⅲ)影响。试验条件是外水相:0.25mol/LH₂SO₄;油内比Roi∶a1∶1,b2∶1,c3∶1。其它条件同2.1。结果见图6。

油内比增大,膜迁移速度加快,但迁移到内相后解析速度减慢。由图6可见,油内比为2∶1迁移率较高。

2.7 Sc(Ⅲ)与Fe(Ⅲ)、Ti(Ⅲ)的分离

考察了Sc(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Ti(Ⅲ)在N1923乳状液膜中的迁移情况、试验条件是膜相:0.0075mol/L(RNH₃)₂SO₄+3.5%上胺205+正庚烷;内水相:1mol/LHNO₃;外水相:0.13mol/LH₂SO₄,离子浓度(mg/L)Sc34.2,Fe35.5,Ti29.2;乳水比Rew10∶50;油内比Rio1∶1。结果见表1。

由表1可见,该膜对Sc(Ⅲ)的富集效果较好,Fe(Ⅲ)在该膜中不迁移,Ti(Ⅲ)的迁移率较低。

3结论

　　以N₁₉₂₃为载体的乳化膜对Sc(Ⅲ)具有较好的富集分离作用。优化的工艺参数是外水相酸度:0.13mol/LH₂SO₄;流动载体N₁₉₂₃浓度:0.0075mol/L;表面活性剂上胺205浓度:3.5%;内相解析剂HNO₃浓度:1mol/L;乳水比,10∶50;油内比,2∶1.8min富集率达76%。利用N₁₉₂₃ 上胺205 正庚烷乳状液膜有望实现Sc(Ⅲ)富集与Fe(Ⅲ)、Ti(Ⅲ)的分离。

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