2-巯基苯并噻唑功能化离子液体构筑的萃取体系分离铂族金属

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在全球性资源紧缺以及环境污染问题日益严重的境况下,低碳环保及有限资源的高效利用日益成为人们关注的焦点。储量的有限性及应用的广泛性,决定了铂族金属离子的萃取回收、循环利用愈发重要。离子液体作为一种绿色无污染的有机盐,独特的热力学性质使得其被广泛的应用在有机化学反应,电化学,脱硫以及萃取分离领域并且成为当前热点研究体系之一。近年来,离子液体在铂族金属分离萃取体系中的应用取得了很大的突破,同时也暴露了较大的不足,而此瓶颈转而限制了离子液体在萃取领域的广泛应用。常规的离子液体缺乏特定的官能团具有较弱的铂族金属螯合能力,再者铂族系金属具有相似的物理化学特性,使得铂族系金属之间的分离面临着巨大的困难。故而,发展合成兼具特定选择性和高萃取效率的功能化离子液体成为分离铂族金属的有效手段之一,并亟待进一步丰富发展。2-巯基苯并噻唑功能化离子液体是将2-巯基苯并噻唑引入到普通的咪唑类离子液体的阴离子构筑而得,合成的功能化离子液体具有较强的铂族金属的络合能力,对铂族金属表现出良好的选择性。基于以上,本论文设计并合成了系列2-巯基苯并噻唑功能化离子液体,将其应用在单个铂族金属(钯,钌)离子的萃取分离并且实现了钯、铂的高效分离。主要研究内容和结果如下:一、2-巯基苯并噻唑功能化离子液体([C10(mim)2]2+2[MBT]-)的合成以及其构筑液液萃取体系分离钯的研究。首先探究了一系列影响钯萃取行为的因素,例如:2-巯基苯并噻唑功能化离子液体浓度,盐酸浓度,氯化钠浓度,氢离子浓度以及硝酸钠浓度。同时,详细推断验证了钯萃取的机理并且证实了此体系为一种特殊的金属络合机理。除此之外,相同条件下萃取Ni(Ⅱ),Al(Ⅲ),Co(Ⅱ),Pt(Ⅳ),Ru(Ⅲ)和Rh(Ⅲ)金属具有较低的萃取效率。采用0.5 M硫脲/1.0 M盐酸作为反萃剂可以快速高效将钯从疏水性离子液体相反萃出来。因此,2-巯基苯并噻唑功能化离子液体对钯的萃取具有兼高萃取效率和高选择性。二、将2-巯基苯并噻唑功能化离子液体引入到一种新兴的环境友好型浊点萃取体系用来从水溶液中萃取钌到富集相。此浊点萃体系(?)作为表而活性剂和2-巯基苯并噻唑功能化离子液体([C6mim]+得。首先研究了一系列影响钌萃取行为的因素,例如:2-巯基苯并噻唑功能化离子液体的浓度,盐酸和硝酸的浓度,TX-114的质量分数,TX-114的体积,氯化钠的浓度。在优化的条件下,钌的萃取率可以达到82%,此时体系的富集系数为40。借以Job法,紫外光谱以及红外光谱分析详细阐释了钌的萃取机理,系统性地证实了钌在浊点萃取过程中的金属络合机理。与相关的萃取钌体系比较之下,2-巯基苯并噻唑功能化离子液体参与的浊点萃取体系对钌表现出较高的萃取效率。三、探究2-疏基苯并噻唑功能化离子液体为萃取剂构筑的液液萃取体系分离钯、铂的过程。萃取条件的筛选优化—萃取平衡时间,水相与有机相的体积比,2-巯基苯并噻唑功能化离子液体的浓度,盐酸的浓度,氯化钠的浓度。在优化的条件下,钯、铂的分离系数可以达到1558,相较于类似钯、铂分离体系的文献报道,此方法的分离系数较大,可以实现二者的快速有效分离。同时,通过红外光谱探究了钯、铂的萃取机理,研究发现在此体系中钯、铂的萃取机理都均是金属络合机制。综上,2-巯基苯并噻唑功能化离子液体构筑的液液萃取方法可以快速的将钯、铂分离,为钯、铂高效的分离提供了一种新的分离方法。
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