離子液體在金屬離子的溶劑萃取中的應用

溶劑萃取是一個根據組成在兩個不相溶的液相中的溶解性的不同而使兩種
或多種組成相分離的過程。在濕法冶金中用萃取法從溶液中分離出金屬離子是一種重要的方法。穩定性好,具有非揮發性,廣泛的液體范圍,可燃性低,可調節的混溶性和極性以及決定于陰陽離子結構的親水性和疏水性等性質使得離子液體作為一種可以從溶液中用液–液萃取法萃取金屬離子的可替代的介質更具有一種吸引力。

DAI等人[29]用二環己基-18-冠醚-6(DCH18C6)作為萃取劑和雙(三氟甲烷-黃酰亞胺)作為溶劑從水溶液中萃取出Sr(NO3)2,并觀察得到了較大的分配系數值。CHUN等[30]人從CnmimPF6(n=4-9)水溶液中萃取活潑金屬,并測得其萃取率較低。當加入萃取劑DCH18C6時,出現高萃取率。選擇性順序為:K+>Rb+>Sd+Cs+>Na+≥Li+。ROGERS等人已將硝酸鈉,硝酸銫以及硝酸鍶從水溶液中萃取到CnmimPF6的DCH18C6和4,4’(5’)-二叔丁基環己烷-18-冠醚-6(Dtb18C6)中。研究發現,Dtb18C6的萃取率是最高的并且選擇性順序為:Sr+>Cs+>Na+。在含有冠醚[30],杯芳烴[31],雙硫腙[32]等額外的萃取劑時[33-60],由于金屬陽離子趨向于保留在水相,故將金屬離子從水相萃取至離子液體中是低效的。這些物種形成配合物顯著地增強了金屬離子的分離效果。許多研究工作關注于堿金屬的萃取與分離[30-31,38-39],堿金屬萃取重金屬[29,37-39,41-42],重金屬和放射性金屬[32-33,36-37,42-49]以及稀土金屬[43-60]的萃取與分離。ZHAO等人[35]和CHEN等人[57]已經審查了這個領域的部分工作。表二給出了近年來離子液體萃取金屬離子的進展情況,具體包括:堿金屬,堿土金屬,重金屬,放射性金屬以及稀有元素。

為了改善金屬離子的選擇性和溶解性,過去常用的方法包括一種在離子液體結構中名為特定功能化離子液體的金屬離子結扎官能團。功能化離子液體在疏水性溶劑和萃取劑中起著雙重作用。VISSER等人[36-37]介紹了離子液體的新的硫脲,尿素以及硫醚衍生物。這種離子液體被設計成可以萃取Hg2+和?Cd2+等重金屬離子,并且CHEN等人用相同的方法對稀土金屬進行萃取和分離[56-57]。
上述的研究成果表明離子液體作為一種可替代溶劑來取代液-液萃取金屬離子中所用的傳統有機溶劑是很有可能實現的,并且可能為有效處理材料的發展提供可能性。

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