P507对硫酸介质中V(Ⅳ)/Fe(Ⅱ)分离性能和萃取机制研究

摘要：

研究了硫酸体系中酸性含磷萃取剂2-乙基己基磷酸2-乙基己基酯(P507)对V(Ⅳ)及Fe(Ⅱ)萃取分离性能和萃取机制.萃取实验考察了水相初始pH,温度、萃取剂浓度对V(Ⅳ)萃取性能的影响,探究了相比对萃取分离V(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)性能的影响.结果表明:在钒、铁浓度(C)分别为CV=0.22g·L-1和CFc=0.5 g·L-1的原料液条件下,萃取温度为室温、有机相体积组成为20％P507+80％磺化煤油、水相初始pH=2,相比(O/A)=1∶6及萃取时间为5 min时,V(Ⅳ)的萃取率达到96％,而Fe(Ⅱ)的萃取率仅为8％,分离系数达到291,V(Ⅳ)与Fe(Ⅱ)可有效分离.萃取热力学实验先采用饱和容量法研究了当水相初始pH值为2时,P507对V(Ⅳ)的萃取机制,结果显示萃合物中V(Ⅳ)与P507的摩尔比,即萃合比([V]/[P507])为1∶2,并得到相应的萃取方程.再考察不同萃取液pH值、萃取剂浓度及萃取温度对V(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)分配比的影响,计算得萃取V(Ⅳ)和Fe(Ⅱ)反应的平衡常数(K)、焓变(△H)、自由能变(△G)及熵变(△S).其中平衡常数KV=1×10-2.35,KFe=1×10-2.95说明在室温时,该体系条件对V(Ⅳ)的萃取更完全,反应得也更彻底.△H(V)=8.48 kJ·mol-1,在较低温度时△H(Fe)1=38.96 kJ·mol-1,而在较高温度时△H(Fe)2=-21.31kJ·mol-1表明低温下该萃取过程为吸热反应,温度的升高导致萃取率不断提升.△G(V)=5.7 kJ·mol,△S(V)=9.32 J·K-1·mol-1,△G(Fe)=16.8 kJ·mol-1,较低温度时△S(Fe)1=74.3 J·K-K1·mol-1以及较高温度时△S(Fe)2=-127.8 J·K-1·mol-1,△G(V)＜△G(Fe)证明了该萃取体系是优先萃取V(Ⅳ)的,且萃取V(Ⅳ)比萃取Fe(Ⅱ)更加完全,与V(Ⅳ)形成的萃合物也更加稳定.分别对纯P507及萃取V(Ⅳ)后有机相和萃取Fe(Ⅱ)后有机相进行红外光谱分析,进一步说明萃取主要发生在P-OH上.且由于钒氧双键与萃取剂P507的磷羟基形成了P-π共轭键,故与Fe(Ⅱ)相比,V(Ⅳ)更容易被萃取剂萃取且更加稳定.

关键词：2-乙基己基磷酸2-乙基己基酯(P507)、V(Ⅳ)、Fe(Ⅱ)、萃取、热力学

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分类号：TF803.23(有色金属冶炼)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;河南省自然科学基金项目;国家环境保护矿冶资源利用与污染控制重点实验室开放基金课题;河南省科技攻关项目

在线出版日期：2023-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：843-853