稀有金属 2013,37(03),468-472
不对称亚砜BSO萃取分离某厂料液中钯、铂的研究
陈柱慧
湖南城建职业技术学院建筑设备工程系
摘 要：
研究了不对称亚砜BSO分离某厂真实料液中的钯、铂。采用正交实验法确定的理论最佳条件:c(BSO)=0.3 mol.L-1,c(HCl)=0.1 mol.L-1,t=10 min,可有效地分离钯、铂。钯的一次萃取率达99.72%,用氯化铵-氨水溶液可有效的把钯反萃下来。萃钯后调整萃余液的酸度为4.0 mol.L-1时,用0.5 mol.L-1的BSO进行萃铂,一次萃取率为99.2%,再用蒸馏水把铂反萃下来。
关键词：
不对称亚砜BSO ;萃取 ;钯 ;铂 ;
中图分类号： TF804.2
作者简介： 陈柱慧(1981-),女,湖北荆州人,硕士,讲师;研究方向:资源回收综合利用 (E-mail:muhudie733@yahoo.com.cn);
收稿日期： 2013-01-25
基金： 湖南省教育厅科学研究项目(11C0235)资助;
Extraction and Separation of Palladium and Platinum with Unsymmetrical Sulfoxide BSO
Abstract：
Extraction and separation of palladium(Ⅱ) and platinum(Ⅳ) with unsymmetrical sulfoxide BSO were studied.Optimal extraction condition was obtained by rhombic experiment.Under the condition of 0.3 mol · L-1 BSO,0.1 mol · L-1 HCl and 10 min extraction time,palladium and platinum were separated effectively.The extraction percentage of Pd(Ⅱ) achieved 99.72%.Organic phase of loaded palladium was stripped by ammonium chloride-ammonia solution effectively.Then changed hydrochloric acid concentration to 4.0 mol · L-1,the extraction percentage of Pt(IV) achieved 99.2% with 0.5 mol · L-1 BSO.Organic phase of loaded platinum was stripped by water effectively.
Keyword：
unsymmetrical sulfoxide BSO;extraction;palladium;platinum;
Received： 2013-01-25
目前, 工业的迅猛发展产生了大量含有钯、 铂金属的废料, 即破坏环境, 又浪费金属资源。 如果将这些废料进行环保处理、 循环再生利用, 就可以绿色环保、 变废为宝, 这是解决我国资源短缺问题的有效途径, 也是发展循环经济、 建立节约型社会的必然选择。 溶剂萃取技术已被广泛用于回收和分离提纯铂族金属
[1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ,11 ,12 ,13 ]
。 在众多的萃取剂中, 亚砜类被认为是钯、 铂金属萃取分离中很有前途的萃取剂, 本文研究了新型的性能优异的萃取剂——不对称亚砜BSO萃取钯、 铂的性能, 并对某厂真实料液中钯、 铂进行了萃取分离, 取得了满意的结果。
1 实 验
1.1化学试剂与仪器
化学试剂: 萃取剂 BSO: 华南理工大学化学科学学院纳米与萃取化学研究中心研制, BSO为带苯环的不对称亚砜, 碳原子数为12～15 , 特征ν S=O =1029.5 cm-1 ; 稀释剂为无臭煤油(工业纯)。
仪器: WFX-IB型原子吸收分光光度计。
1.2试液的配置
Pd(Ⅱ)储备液: 准确称取1.000 g高纯度的钯粉, 用王水溶解, 在水浴中加热蒸发近干后用浓盐酸赶硝酸3次, 再用盐酸配成浓度为1.000 g·L-1 Pd(Ⅱ)的0.1 mol·L-1 HCl储备溶液。
Pt(Ⅳ)储备液用同样的方法配制。
有机相: 无臭煤油作为稀释剂加入合成亚砜BSO中, 配置成各种所需浓度的萃取剂。
1.3实验方法
加2 ml有机相和2 ml待萃液于10 ml具塞玻璃管中, 振荡到预定的时间, 静置分相, 用原子吸收分光光度计测定水相中钯、 铂的浓度, 再用差减法计算钯、 铂的萃取率和分配比。
2 结果与讨论
2.1BSO萃取钯、 铂的性能
2.1.1 萃取时间对钯、 铂萃取率的影响
固定Pd(Ⅱ), Pt(Ⅳ)的起始浓度均为1.000 g·L-1 , 盐酸浓度为0.1和4.0 mol·L-1 , c (BSO)=0.30 mol·L-1 , 相比(O/A)为1, 考察萃取时间对高、 低酸度下钯、 铂萃取率的影响, 结果如图1所示。
由图1可知, 高酸度下, BSO萃取钯、 铂的反应均为快速反应, 钯、 铂的萃取率都随时间的增长而迅速增加。 但在低酸度下, 随着时间的增长, 钯的萃取率已接近100%, 而铂的萃取率却还不到1%。
2.1.2 萃取剂浓度对钯、 铂萃取率的影响
固定Pd(Ⅱ), Pt(Ⅳ)的起始浓度均为1.000 g·L-1 , 盐酸浓度为4.0 mol·L-1 , 相比(O/A)为1, 改变BSO的浓度从0.10 mol·L-1 变至0.50 mol·L-1 , 萃取率η 的变化见图2。
由图2可知, 在高酸度时, BSO对钯、 铂的萃取率都随萃取剂浓度的增加而迅速增大, 但铂的萃取率增大的幅度明显大于钯。 而在低酸度时, 随着萃取剂浓度的增加, 钯的萃取率增大的幅度远远大于铂
[14 ]
。
2.1.3 盐酸浓度对钯、 铂萃取率的影响
酸度对钯、 铂的萃取率有很大影响。 采用0.3 mol·L-1 BSO, 当盐酸浓度在0.1 mol·L-1 时, 钯的萃取率最大, 已接近100% , 当盐酸浓度逐渐上升至4.0 mol·L-1 时, 钯的萃取率先下降后上升; 当盐酸浓度较低时, 铂几乎不被萃取, 随着盐酸浓度的逐渐增大, 铂的萃取率迅猛增大
[14 ,15 ,16 ]
。 由此可认为, 通过调节溶液的酸度, 可实现钯、 铂间的有效分离。
图1 萃取时间对萃取率的影响
Fig.1 Effect of contact time on the percentage of extraction (a) 4.0 mol·L-1 HCl; (b) 0.1 mol·L-1 HCl
图2 BSO浓度对萃取率的影响
Fig.2 Effect of extractant concentration on the percentage of extraction
2.2正交实验
为了研究萃取剂浓度、 盐酸浓度及萃取时间对钯、 铂萃取率的影响, 找出BSO萃取分离钯、 铂的最佳条件, 根据前面的钯、 铂萃取性能, 特安排了三因素三水平的正交试验方案。 正交实验中c (Pd2+ )=0.712 g·L-1 , c (Pt4+ )=0.421 g·L-1 , 相比(O/A)为1。
根据表1极差分析结果可以看出, 在考察的3个因素中, 盐酸浓度对钯、 铂分离系数的影响最大, 萃取剂浓度与萃取时间对钯、 铂分离系数的影响相差不大。 这主要是由在高、 低酸度下, BSO萃取钯的机制不同
[7 ]
, 而萃取铂的机制不变
[8 ]
导致的。
从分离系数来看, 第四组实验的分离系数最大, 分离效果最好。 本文认为, 理论最佳萃取分离钯、 铂的条件为: c (BSO)=0.3 mol·L-1 , c (HCl)=0.1 mol·L-1 , t =10 min。
2.3萃取剂对某料液中钯、 铂的萃取分离实验
2.3.1 验证理论最佳萃取分离条件
为了验证理论最佳萃取分离条件, 以某厂真实料液为原料, 进行了分离钯、 铂的实验。
从表2, 3中的数据可知, 在理论最佳条件下, 能有效的分离某厂料液中的钯、 铂。 贱金属铜的萃取率很低, 镍的萃取率为零, 不影响钯、 铂的萃取分离。 钯的一次萃取率达99.72%, 钯、 铂的分离系数达48430.5, 结果比较满意。
2.3.2 载钯有机相的反萃
上述分离条件下制得的载钯有机相, 选用氯化铵(质量浓度3%)-氨水(1.0 mol·L-1 )溶液, 按相比(O/A)=1∶1进行一级反萃, 钯的反萃率已达96.2%, 说明BSO具有很好的钯反萃性能。
表1BSO萃取分离钯、 铂正交试验
Table 1 Rhombic experiment of extracting palladium and platinum with BSO
Test
c (BSO)/-1 )c (HCl)/-1 )Time/
Extraction η Pd2+ /%
Extraction η Pt4+ /%
Separation coefficientβ (D Pd /D Pt )*
0.15
0.1
1
90.82
0.20
4936.7
0.15
1.0
5
65.60
1.65
113.7
0.15
2.0
10
62.24
3.81
41.6
0.30
0.1
10
99.80
0.75
66034.3
0.30
1.0
1
88.75
2.23
345.9
0.30
2.0
5
93.06
10.87
110.0
0.50
0.1
5
99.82
0.96
57211.6
0.50
1.0
10
96.65
4.21
656.4
0.50
2.0
1
92.40
24.06
38.4
1697.3
42727.5
1773.7
22163.4
372.0
19145.1
19302.1
63.3
22244.1
20466.1
42664.2
20470.4
* Separation coefficient is distribution ratio of palladium and platinum
表2某厂料液中的主要成分
Table 2 Main contents of solution
Pd2+
Pt4+
Cu2+
Ni2+
-1 )0.712
0.421
0.627
1.208
表3理论最佳条件的验证
Table 3 Verification of optimal condition
Extractionη /%
Separation β (D Pd /D Pt )
Separation β (D Pd /D Cu )
Separation β (D Pd /D Ni )
99.72
0.73
48430.5
2.10
16603.0
0
-
2.3.3 萃钯后萃余液中铂的萃取
根据前面的研究发现, 铂的萃取率受酸度的影响很大, 当盐酸浓度较低时, 几乎不萃铂, 随着盐酸浓度的逐渐增大, 铂的萃取率迅猛增大, 主要是由于BSO萃取铂的离子缔合萃取机制导致的。 因此萃铂应在高酸度下进行。 将萃余液中的盐酸浓度调至4.0 mol·L-1 时进行萃铂实验。
实验条件: 待萃液c (Pt4+ )=0.418 g·L-1 , c (Cu2+ )=0.614 g·L-1 , c (Ni2+ )=1.208 g·L-1 , c (BSO)=0.5 mol·L-1 , c (HCl)=4.0 mol·L-1 , O/A=1∶1, 萃取时间10 min, 常温下进行。
一次萃取率为99.2%, 基本上可以把萃余液中的铂完全萃取出来, 结果比较满意。
2.3.4 萃铂有机相的反萃
上述载铂的有机相选用蒸馏水作反萃剂, 按相比1∶1进行反萃, 一次反萃率可达92.5%, 铂基本被完全反萃下来。
3 结 论
用不对称亚砜BSO在c (BSO)=0.3 mol·L-1 , c (HCl)=0.1 mol·L-1 , t =10 min, 相比(O/A)为1的条件下对某厂真实料液中钯、 铂进行了萃取分离。 钯的一次萃取率达99.72%, 用氯化铵(质量浓度3%)-氨水(1.0 mol·L-1 )溶液进行一级反萃, 钯的反萃率已达96.2%。 将萃余液中的盐酸浓度调至4.0 mol·L-1 时, 用0.5 mol·L-1 BSO进行萃铂, 一次萃取率为99.2%, 用蒸馏水作反萃剂, 进行反萃, 一次反萃率可达92.5%。 从而实现了钯、 铂间的有效分离。
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