王朝華，徐志剛，鄒 潛，季尚軍，張稱心

(重慶康普化學(xué)工業(yè)股份有限公司 金屬溶劑萃取工程技術(shù)研究中心，重慶 401221)

溶劑萃取過(guò)程中，有機(jī)相一般由萃取劑、稀釋劑和改質(zhì)劑組成，其中稀釋劑占比較大。稀釋劑的性質(zhì)對(duì)萃取過(guò)程有重要作用[1-2]：降低萃取劑黏度和密度，使有機(jī)相與水相分離更順利；提高萃取劑活性，改善有機(jī)相傳質(zhì)條件，加快萃取反應(yīng)速度，提高萃取生產(chǎn)效率。

目前，銅溶劑萃取工業(yè)使用最廣泛的萃取劑是羥肟類萃取劑[1]。常溫下，羥肟與醛肟的黏度都很大，流動(dòng)性很差，須與稀釋劑配合使用。市面上銷(xiāo)售的稀釋劑種類較多，各種牌號(hào)的稀釋劑性質(zhì)差異較大，因此，選擇合適的稀釋劑至關(guān)重要。稀釋劑對(duì)萃取生產(chǎn)和萃取劑性能都有很大影響[2-8]，若稀釋劑選擇不當(dāng)，會(huì)影響萃取過(guò)程的順利進(jìn)行，給萃取操作和生產(chǎn)帶來(lái)很多麻煩。有關(guān)稀釋劑對(duì)萃取劑性能的影響研究文獻(xiàn)不多，行業(yè)內(nèi)有關(guān)稀釋劑的選用也沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。稀釋劑的物化性質(zhì)比較容易測(cè)定，因此，研究稀釋劑的物化性質(zhì)對(duì)羥肟萃取劑萃取性能的影響，探索其影響規(guī)律，對(duì)稀釋劑的合理選擇有重要意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 稀釋劑的選擇

試驗(yàn)選用了8種煤油稀釋劑，物化指標(biāo)及組成見(jiàn)表1。

表1 8種煤油稀釋劑的物化指標(biāo)及組成

1.2 試驗(yàn)試劑

萃取劑：醛肟類萃取劑Mextral860H，酮肟類萃取劑Mextral84H，重慶康普化學(xué)工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品；其他試劑均為分析純。

1.3 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)在分液漏斗中進(jìn)行。試驗(yàn)條件：有機(jī)相中，萃取劑體積分?jǐn)?shù)10%；水相中，Cu、Fe質(zhì)量濃度分別為 6.0、3.0 g/L；水相pH=2.0；反萃取劑中，Cu 、H2SO4質(zhì)量濃度分別為35、160 g/L；萃取相比Vo/Va=1/1，有機(jī)相與水相各400 mL；混合時(shí)間5 min；攪拌速度1 750 r/min；溫度25 ℃。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 稀釋劑黏度對(duì)萃取動(dòng)力學(xué)的影響

選用5種不同黏度煤油稀釋劑(A,B,C,D,E)進(jìn)行萃取試驗(yàn)，考察稀釋劑黏度對(duì)萃取動(dòng)力學(xué)的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 煤油稀釋劑黏度對(duì)銅萃取動(dòng)力學(xué)的影響

5種煤油稀釋劑的理化指標(biāo)除黏度差別較大外，密度、表面張力等相差不大(見(jiàn)表1)，因此，可以認(rèn)為試驗(yàn)數(shù)據(jù)的差別是由黏度變化引起的。由表2看出：稀釋劑黏度對(duì)羥肟萃取劑的萃取動(dòng)力學(xué)和反萃取動(dòng)力學(xué)都有一定影響，反應(yīng)速度隨稀釋劑黏度增大而降低。這一規(guī)律對(duì)于酮肟和醛肟萃取劑是一致的。稀釋劑黏度增大會(huì)使有機(jī)相傳質(zhì)和擴(kuò)散效率下降，從而使萃取反應(yīng)速度降低[3]。

2.2 稀釋劑黏度對(duì)銅鐵萃取選擇性的影響

稀釋劑黏度對(duì)銅鐵萃取選擇性的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3?？梢钥闯觯合♂寗ざ葘?duì)羥肟萃取劑和醛肟萃取劑的Cu/Fe選擇性有一定影響，影響規(guī)律一致，即隨黏度增大，鐵萃取量增加，Cu/Fe選擇性下降。

表3 煤油稀釋劑黏度對(duì)Cu/Fe萃取選擇性的影響

稀釋劑黏度對(duì)銅鐵選擇性的影響可能與物質(zhì)的傳質(zhì)過(guò)程有關(guān)。混合過(guò)程中，部分Fe3+可能比Cu2+先接觸到萃取劑分子而先被萃入有機(jī)相，導(dǎo)致萃取初期鐵萃取量升高，但隨混合時(shí)間延長(zhǎng)，這部分多萃取的鐵會(huì)被水相中的Cu2+置換出來(lái)。如果有機(jī)相黏度較大，鐵萃取后形成的萃合物擴(kuò)散速度變慢，那么銅置換鐵所需時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，在一定混合時(shí)間內(nèi)(5 min)，萃取的鐵有可能無(wú)法被銅全部置換出來(lái)，從而使鐵萃取量增大。

2.3 稀釋劑表面張力對(duì)銅萃取動(dòng)力學(xué)的影響

選取4種不同表面張力的煤油稀釋劑(B,F,G,H)進(jìn)行萃取試驗(yàn)，煤油稀釋劑表面張力對(duì)銅萃取動(dòng)力學(xué)的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 煤油稀釋劑表面張力對(duì)銅萃取動(dòng)力學(xué)的影響

從表4看出：稀釋劑表面張力對(duì)羥肟萃取劑萃取銅的動(dòng)力學(xué)有一定影響，萃取及反萃取速度均隨稀釋劑表面張力增大而增大。

稀釋劑表面張力越大，有機(jī)相液滴凝并速度越快，混合過(guò)程中有機(jī)相小液滴凝并與重新破碎成新液滴的次數(shù)就會(huì)增加，而在凝并與重新破碎過(guò)程中，有機(jī)相的傳質(zhì)效率得到提高，因此，萃取反應(yīng)動(dòng)力學(xué)得以改善，從而使萃取動(dòng)力學(xué)指標(biāo)得以提高。

2.4 稀釋劑表面張力對(duì)分相速度的影響

相分離速度往往與界面張力有很大關(guān)系。試驗(yàn)考察了幾種不同表面張力的煤油稀釋劑對(duì)萃取分相過(guò)程的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖1～4所示。

圖1 稀釋劑表面張力對(duì)分相速度的影響(萃取劑Mextral84H，有機(jī)相連續(xù))

圖2 稀釋劑表面張力對(duì)分相速度的影響(萃取劑Mextral84H，水相連續(xù))

圖3 稀釋劑表面張力對(duì)分相速度的影響(萃取劑Mextral860H，有機(jī)相連續(xù))

圖4 稀釋劑表面張力對(duì)分相速度的影響(萃取劑Mextral860H，水相連續(xù))

由圖1～4看出：隨稀釋劑表面張力增大，分相速度加快；水相連續(xù)時(shí)，稀釋劑表面張力下降使分相時(shí)間明顯延長(zhǎng)；稀釋劑表面張力對(duì)酮肟和醛肟類萃取劑的影響規(guī)律相同，表面張力越大，有機(jī)相液滴凝并速度越快，相分離速度越快[4]。

3 結(jié)論

稀釋劑的物化指標(biāo)對(duì)萃取劑的萃取性能指標(biāo)、動(dòng)力學(xué)、分相速度和銅鐵選擇性等都有影響，稀釋劑黏度越大，有機(jī)相萃取、反萃取動(dòng)力學(xué)下降，銅鐵選擇性降低，分相速度變慢，所以稀釋劑黏度大對(duì)萃取操作不利。稀釋劑表面張力增大，萃取、反萃取速度增大，分相變快，銅鐵選擇性提高，有利于改善萃取指標(biāo)和萃取操作。

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