t-BAMBP萃取法分离提取高钾卤水中铷
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(1.成都理工大学材料与化学化工学院，四川 成都 610059，2.海相沉积深层卤水开发和综合利用四川省重点实验室，四川 邛崃 611530)
摘 要：以t-BAMBP为萃取剂，萃取分离高钾卤水中铷。考察了稀释剂种类，萃取剂浓度，碱度，相比，时间等相关因素对分离的影响。选定二甲苯为稀释剂，1mol/Lt-BAMBP，碱度1mol/LNaOH，相比3/1，萃取时间2min等条件下获得纯度达99.8% RbCl。铷萃取率97.0%，反萃取率98.4%，总回收率为95.5%。
关键词：铷；卤水；萃取
中图分类号：TF826.4； TF804.2 文献标识码：A
1 前言
铷虽在地壳丰度达到16,但存在形式非常分散，据报道92%以上的铷资源存在于盐湖卤水中
[1]，尤其是四川海相沉积深部富钾卤水中铷含量达32.55mg/L，属世界罕见。但因铷与大量的性质极为相近的碱金属元素钾、钠、锂、铯共存，给分离带来困难，使大量盐湖卤水铷资源未得到合理利用 [2，3]。已有研究报道用4-叔丁基-2-（α-甲苄基）酚（t-BAMBP）萃取分离富集锂云母-石灰石烧结法提锂母液中的铷[4-7]。本文将t-BAMBP+二甲苯体系用于四川平落高钾卤水中铷的分离，料液中钾、铷摩尔比达21.86 ，实验考察稀释剂种类，萃取剂浓度，碱度，相比，萃取时间等影响因素，拟建立高钾卤水中铷的回收利用技术。
2 实验
2.1 基本原理
t-BAMBP为弱酸性苯酚衍生物，结构如图
在碱性条件下，酚基上H发生解离，金属离子通过交换作用，生成疏水性酚酸盐进入有机
相。用无机酸将有机相中金属离子反萃，达到分离富集目的。
2.2 试剂和试验方法
主要试剂：t-BAMBP: >95%，北京瑞乐康分离有限公司；RbCl:分析纯，成都科龙试剂厂；NaOH：分析纯，成都科龙试剂厂；KOH: 分析纯，成都科龙试剂厂；HCl:分析纯，成都科龙试剂厂。
料液：模拟配制卤水，Rb+0.0702mol/L，K+1.5346 mol/L。
实验方法：将两相置于分液漏斗，震荡混相后，静置分层。分相后用HCl反萃有机相，分析测定萃余相和反萃水相中铷、钾浓度，计算铷、钾的萃取率及分离系数。
分析方法：碱金属元素用电感耦合等离子发射光谱仪测定（optima 5300V，PE公司）
3 结果与讨论
3.1 稀释剂的影响
取不同稀释剂将t-BAMBP稀释至1 mol/L进行单级萃取实验，结果见表1，综合铷萃取率、铷钾分离系数及操作因素，实验选取t-BAMBP+二甲苯体系进行铷钾分离。
表1 稀释剂的筛选
Table 1 Screening of thinner
| 萃余相 Rb mol/L | 萃余相 K mol/L | DRb | DK | βRb/ K | Rb萃取率 |
二甲苯 | 0.02505 | 1.3589 | 1.802 | 0.129 | 13.9 | 64.31% |
磺化煤油 | 0.01575 | 1.2095 | 3.458 | 0.269 | 12.8 | 77.57% |
四氯化碳 | 0.02052 | 1.3180 | 2.421 | 0.164 | 14.8 | 70.77% |
甲苯 | 0.02733 | 1.3691 | 1.568特许经营合同纠纷 | 模具管理0.121 | 13.0 | 61.07% |
异辛醇 | 0.05670 | 1.4077 | 0.238 | 0.0901 | 2.64 | 19.23% |
| | | | | | |
注：O/A=3/1，萃取时间为3min，碱度为1.0 mol/L NaOH，萃取温度为301K，萃取剂为1.
0mol/L t-BAMBP。
3.2 萃取剂浓度的影响
以不同浓度t-BAMBP进行萃取实验，结果如图1，结果表明随萃取剂浓度增加铷钾萃取率同时增大，铷钾分离系数先较快上升后逐渐平缓，萃取剂浓度选取在1.0-1.3较佳。
图1 萃取剂浓度对萃取率和分离系数的影响
Fig.1 Effect of [t-BAMBP] on E and β
注：O/A=3/1，萃取时间为2min，碱度为1.0 mol/L NaOH，萃取温度为301K，稀释剂为二甲苯。
3.3 碱度的影响
调节料液碱度，考察萃取体系碱度的影响，结果见图2，随着料液碱度增大铷、钾的萃取率同时增大。βRb/K逐渐增大后降低，在1 mol/L有最大值存在。较佳碱度在1.0-1.4 mol/L之间。
图2 碱度对萃取率和分离系数的影响
Fig.2 Effect of [NaOH] on E and β
注：O/A=3/1，萃取时间为2min，萃取温度为301K,萃取体系1.0mol/L t-BAMBP+二甲苯。
3.4 相比的影响
3.4.1 萃取相比
通过不同萃取相比实验比较，结果如图3，结果表明随着相比增大，铷和钾的萃取率也相应增大，分离系数先增大后减小，有最大值，萃取相比O/A在3.0附近较佳。
图3 萃取相比对萃取率和分离系数的影响
Fig.3 Effect of pha ratio on E and β
注：萃取时间为2min，碱度为1.0 mol/L NaOH，萃取温度为定制衣柜品牌十大名牌排名301K，萃取体系1.0mol/L t-BAMBP+二甲苯。
3.4.2 洗涤相比怎么优化
以H2O通过不同洗涤相比进行洗涤，结果如图4，结果表明，铷和钾洗脱率随相比增大而降低，并且铷洗脱率比钾洗脱率降低较快。为降低铷洗脱损失，提高钾洗脱率，洗涤相比O/A选取在4.0-5.0/1较佳。
图4 洗涤相比对洗脱率的影响
Fig.4 Effect of washing pha ratio on E
注：萃铷相Rb+0.0303ol/L，K+0.0502mol/L。洗涤时间为2min，温度为301K。
3.5 萃取平衡时间的影响
选取不同萃取时间进行实验，结果如图5，反应很快达到平衡，结果表明萃取在1-2分钟之内可达到较佳分离效果。
图5 萃取时间对萃取率的影响
Fig.5 Effect of time on E
注：O/A=3/1，碱度为1.0 mol/L NaOH，萃取温度为301K，萃取体系1.0mol/L t-BAMBP+二甲苯。
3.6 理论级数
采用McCabe-Thiele作图法确定理论级数，萃取和洗涤平衡曲线以系列浓度法确定，萃取和洗涤操作线由已定相比、萃取率、产品纯度确定。萃取铷O/A=3/1及铷萃取率98％，得操作线座标(0.0014,0), 操作线斜率为A/O=1/3，作阶梯图，得萃取铷理论级数为5级。见图6。
图6 铷萃取理论级数
Fig.6 Rubidium extraction theory ries
注： O/A=3/1，料液Rb+0.0702mol/L，K+1.5346 mol/L，萃取时间为2min，碱度为1.0 mol/L NaOH，萃取温度为301K，萃取体系1.0mol/L t-BAMBP+二甲苯。1—操作线，2—等温线。
一次级联逆流萃取后反萃液中还含0.5892mol/L钾，需进行第二次级联逆流萃取。按照上述条件进行2次萃取，将实验结果作图求得萃取铷理论级数为5级。见图7。
图7 2次铷萃取理论级数
Fig.7 Rubidium extraction theory ries
注： O/A=8/15，料液Rb+0.1509mol/L，K+0.5892 mol/L。萃取时间为2min，碱度为1.0 mol/L NaOH，萃取温度为301K，萃取体系1.0mol/L t-BAMBP+二甲苯。1—操作线，2—等温线。
按RbCl产品纯度大于99%得操作线座标为(0,0.001)，水洗钾O/A=15/45得操作线斜率为 A/0 =4/15,作阶梯图，得洗钾理论级数为4扬州介绍级。见图8。
图8 铷萃取相洗钾理论级数
Fig.8 Rubidium extraction pha washing potassium theory ries
注： O/A=15/4，萃铷相Rb+0.0506mol/L，K+0.0421mol/L。萃取时间为2min，萃取温度为301K，1—操作线，2—等温线。
3.7 多级逆流萃取模拟
根据上述条件实验，将浓度为Rb+0.0702mol/L， K+1.5346mol/L的料液取碱度1.0 mol/L NaOH，相比3/1，萃取时间2min，1.0mol/L t-BAMBP+二甲苯体系进行5级逆流萃取模拟。以1.0mol/L HCl相比6/1进行2级逆流反萃，将反萃液以NaOH调节碱度至矢车菊花语1.0mol/L NaOH后将料液以上述相同条件进行5级逆流萃取4级水洗，水洗相比15/4洗涤，1.0mol/L HCl以相比6/1进行2级逆流反萃，得浓度为Rb+0.2643mol/L，K+0.0001mol/L反萃液，通过浓缩结晶可以得到纯度为99.8%RbCl。萃取体系铷钾分离系数βRb/ K为13.9，铷两次总萃取率为97.0%，反萃率98.4%，总回收率95.5%。
4 结论
以t打屁股教育-BAMBP+二甲苯体系萃取分离提取高钾卤水中铷，选取不同反萃酸可制得相应的铷产品，为卤水中铷资源合理利用提供了可行方案。
参考文献：
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