摘要
稀土元素（REEs）不仅广泛应用于传统产业领域，如农业领域、冶金工业领域、石油化工领域、玻璃工业领域、陶瓷工业领域、电光源工业领域等，而且逐渐应用于高新技术产业，如磁性材料、储氢材料、激光材料、精密陶瓷、催化剂、高温超导材料等。为保证市场需求，从稀土矿提取稀土元素和废旧产品中回收稀土元素至关重要，其中提取和回收方法是决定因素。本文主要研究了螯合型有机膦功能化离子液体（BPILs）的合成、表征及其在萃取Nd(Ⅲ)中的应用。螯合型有机膦功能化离子液体具有两个或者两个以上配位原子，在本文中对应双齿有机膦功能化离子液体。本文工作主要有以下两方面： （1）BPILs的制备：在80℃油浴加热回流10 h的条件下，咪唑分别与3-溴丙基二苯基氧化膦、3-溴丙基苯基膦酸乙酯和3-溴丙基膦酸二乙酯反应，然后与双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂盐（LiNTf2）或六氟磷酸钾（KPF6）发生阴离子交换，得到4种双齿功能化含P=O官能团的咪唑型PFILs。通过31P NMR、1H NMR、13C NMR、FT-IR和HRMS对所合成的BPILs予以表征。 （2）PILs在萃取稀土Nd(Ⅲ)中的应用：在萃取Nd(Ⅲ)的研究中，首先对所合成的有机膦功能化离子液体（PILs）进行了阴离子筛选，结果表明(CF3SO2)2N－优于PF6－，此外PF6－易水解，而(CF3SO2)2N－不易水解，因此选择双（三氟甲基磺酰基）亚胺阴离子类型的离子液体进行研究。然后考察了稀释剂的影响，结果显示：在分子型稀释剂体系中，乙酸乙酯效果好于二氯甲烷。在乙酸乙酯和1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐体系中，分别研究离子液体结构、萃取时间、初始水相pH、温度、萃取剂浓度、盐析效应等因素对萃取Nd(III)的影响。结果表明：萃取过程可以在较短的时间内达到平衡；萃取效率随pH的升高而增大，弱酸性时，萃取效果最好；萃取过程是放热的过程，双齿有机膦功能化离子液体（BPILs）萃取过程的焓变大于单齿有机膦功能化离子液体（MPILs）萃取过程的焓变，说明BPILs与Nd(III)形成的络合物稳定性好于MPILs与Nd(III)形成的络合物；萃取效率随萃取剂浓度的增大而增大，浓度达到一定值时，萃取效率趋于稳定；BPILs萃取效果优于MPILs。在乙酸乙酯稀释剂体系中，螯合型有机膦功能化离子液体阳离子中乙氧基含量越高，萃取效率越高；萃取过程涉及中性络合机理。剥离研究表明，0.1M硝酸条件下，Nd(Ⅲ)的剥离率高达95.4%。在1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐稀释剂体系中，盐析效应促进萃取；螯合型有机膦功能化离子液体阳离子中苯基含量越高，萃取效率越高；Nd(III)从水相到离子液体相的过程涉及离子交换机理。剥离研究表明，0.1M硝酸条件下，Nd(Ⅲ)的剥离率高达96.7%。
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