環(huán)烷酸萃取脫除廢舊稀土熒光粉酸浸液中鐵鋁

徐振鑫， 廖春發(fā)， 朱尚萍， 姜平國(guó)

（江西理工大學(xué)材料冶金化學(xué)學(xué)部，江西 贛州 341000）

廢舊稀土熒光粉中富含大量的珍貴稀土釔、銪、鈰、鋱等，且含量遠(yuǎn)大于普通稀土礦中稀土含量，因此具有極高的回收價(jià)值[1-3].稀土熒光粉廢料經(jīng)分解、酸浸、除雜、溶劑萃取、分離和提純后可以得到純度較高的稀土產(chǎn)品，但在酸浸除雜過(guò)程中，往往含有大量的非稀土雜質(zhì)，如 Fe3+、Al3+、Mg2+、Ca2+、Mn2+等[4-5]；其中鐵、鋁離子一般是廢舊熒光粉酸浸液中含量較大的雜質(zhì)離子，是造成環(huán)烷酸乳化的主要原因，對(duì)后期稀土萃取影響程度較為嚴(yán)重[6-9].現(xiàn)階段關(guān)于廢舊熒光粉浸出液中分離除去鐵、鋁離子的方法主要有以下幾種：①沉淀法[10-14]：沉淀法一般包括水解沉淀法、硫化銨沉淀法、草酸鹽沉淀法等；使非稀土雜質(zhì)沉淀，靜置，過(guò)濾除雜，必要時(shí)需要加入活性炭，吸附獲得的沉淀物，獲得良好的過(guò)濾效果；②萃取法[15-17]：將廢舊熒光粉酸浸液通過(guò)萃取劑（N235、環(huán)烷酸、P507等）分離除雜，可以去除酸浸液中大部分的 Al、Fe等雜質(zhì)，且有機(jī)相經(jīng)水洗反萃后可以反復(fù)使用；③液膜法[18-20]：通過(guò)研究料液類(lèi)型，流動(dòng)載體，無(wú)機(jī)鹽，表面活性劑，水乳比，緩沖劑對(duì)稀土提取和分離稀土雜質(zhì)效果的影響，確定最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，提高稀土質(zhì)量和提取率；④離心沉降法[21]：通過(guò)離心力作用，控制稀土、鋁、鐵的沉淀pH，調(diào)節(jié)溶液pH，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)稀土、鋁、鐵的分離.沉淀法、液膜法、離心沉降法對(duì)于稀土酸浸液成分要求比較嚴(yán)格，沒(méi)有統(tǒng)一適用的方法，不利于工業(yè)化生產(chǎn)，且除雜成本較高，無(wú)法推廣使用.萃取法簡(jiǎn)單、適用范圍廣泛、且萃取劑可以重復(fù)使用、綠色環(huán)保，適用于大規(guī)模的推廣使用.但是上述方法去除鐵鋁雜質(zhì)均難以控制反應(yīng)進(jìn)行的程度，工藝操作較為繁雜，過(guò)濾存在難度，除雜效果有待提高；而且在萃取過(guò)程中往往采用多種萃取劑，易造成萃取劑“中毒”，嚴(yán)重影響萃取效果[22].

針對(duì)目前除雜與稀土分離工藝復(fù)雜且工藝之間容易互相影響的現(xiàn)狀，文中采用單一環(huán)烷酸萃取體系同時(shí)完成稀土的萃取與鐵、鋁雜質(zhì)的分離，從環(huán)烷酸對(duì)鐵、鋁、稀土的選擇性，分離提純，水洗，反萃角度考察在非皂化環(huán)烷酸體系下除雜的效果，優(yōu)化試驗(yàn)條件，得出較優(yōu)工藝條件，降低萃取過(guò)程乳化現(xiàn)象發(fā)生的可能；且可有效控制反應(yīng)進(jìn)行程度，避免了萃取劑“中毒”.可以為工廠生產(chǎn)提供參考價(jià)值，因此具有重要的研究意義.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

本研究所用料液模擬自廢舊稀土熒光粉初步浸出除雜后酸浸液，Y-Eu富集液成分如表1所列，Ce-Te富集液成分如表2所列.模擬料液為Y-Eu富集液與Ce-Tb富集液混合液，此混合液成分組成可根據(jù)混合比例以及浸出工藝參數(shù)改變而改變，因此需經(jīng)過(guò)考察鐵、鋁、稀土濃度對(duì)分離效果影響后，再確定模擬料液最佳組成.

表1 Y-Eu富集液成分Table 1 composition of Y-Eu enriched solution

表2 Ce-Te富集液成分Table 2 Ce-Te enriched liquid components

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1）稀土料液的配制.模擬初步除雜后的稀土料液，通過(guò)料液稀土配分計(jì)算所需稀土氧化物的質(zhì)量，將稀土氧化物溶于3 mol/L的鹽酸中；通過(guò)分析不同除雜程度下鐵、鋁含量，計(jì)算所需鐵、鋁氯化物的質(zhì)量，并溶于3%的鹽酸溶液中，最后將稀土溶液與鐵、鋁溶液均勻混合后定容即為模擬稀土料液.

2）萃取劑的配制.環(huán)烷酸、異辛醇、磺化煤油按體積比 20∶20∶60 的比例混合，之后用鹽酸（1∶1）按 1∶1的比例混合后，振蕩5 min后置于分液漏斗中分相，棄去下層水相后用蒸餾水水洗至中性，即為未皂化環(huán)烷酸溶液，用于后續(xù)稀土料液除鐵、鋁.

3）實(shí)驗(yàn)步驟.在燒杯中按一定的相比，添加含鐵鋁和稀土的料液以及未皂化的環(huán)烷酸（（環(huán)烷酸∶異辛醇∶磺化煤油的體積比為 20∶20∶60）[H+]=0.3 mol/L）），并且預(yù)先攪拌1 min，使反應(yīng)達(dá)到初步平衡，之后按一定的滴加速率往燒杯中滴加氨水，破壞萃取反應(yīng)的平衡，使鐵鋁盡可能多的萃取到有機(jī)相中，之后將萃取完的混合液體放置于分液漏斗中靜置分層5 min，最后取下層清液測(cè)定其pH值、體積以及用ICP測(cè)量鐵、鋁和稀土的含量并計(jì)算各元素的萃取率.

1.3 實(shí)驗(yàn)原理

環(huán)烷酸萃取分離鐵、鋁、稀土，pH較大時(shí)，鋁、鐵等雜質(zhì)會(huì)優(yōu)先于稀土被萃取分離出來(lái)；pH較小時(shí)，鋁、鐵雜質(zhì)較稀土更容易被反萃出.且后續(xù)萃取分離稀土主要利用環(huán)烷酸萃取，為不對(duì)后續(xù)萃取造成有機(jī)相污染，故選用環(huán)烷酸萃取劑[23-25].

水溶液中環(huán)烷酸對(duì)金屬離子的萃取順序如下：

環(huán)烷酸萃取鐵、鋁、稀土化學(xué)反應(yīng)方程式主要如下：

環(huán)烷酸在萃取分離鐵、鋁、稀土過(guò)程中，不斷生成氫離子，環(huán)烷酸與含鐵、鋁、稀土混合一定時(shí)間后很快達(dá)到萃取平衡，此時(shí)萃取效果較差，之后往混合料液中滴加氨水將發(fā)生反應(yīng)（4）不斷消耗生成的氫離子，使反應(yīng)（1）、反應(yīng)（2）、反應(yīng)（3）往右邊進(jìn)行，鐵、鋁、稀土萃取率不斷增大，當(dāng)鋁離子被大量萃取后濃度降低時(shí)，繼續(xù)滴加氨水則會(huì)使?jié)舛纫琅f高的稀土萃取上去造成共萃的現(xiàn)象，因此可以通過(guò)控制氨水滴加量即控制溶液的酸度（pH），使鐵、鋁和稀土分離.

2 結(jié)果與討論

2.1 環(huán)烷酸對(duì)鐵、鋁、稀土的選擇性

根據(jù)鐵、鋁和稀土在環(huán)烷酸萃取體系中萃取順序，鐵、鋁將優(yōu)先于稀土被萃取至環(huán)烷酸有機(jī)相中，其料液中鐵、鋁和稀土濃度直接影響到萃取分離效果.按萃取順序依次改變料液中初始鐵離子、鋁離子、稀土離子濃度，考察各物質(zhì)的萃取率，以及分離系數(shù)，確定較優(yōu)模擬料液配比.

2.1.1不同鐵濃度對(duì)分離效果的影響

以環(huán)烷酸為萃取劑，有機(jī)相環(huán)烷酸∶異辛醇∶磺化煤油的體積比為 20∶20∶60，料液含鋁（2 g/L）和稀土（0.3 mol/L）.料液與有機(jī)相體積比為 1∶1，分別改變料液鐵離子濃度為 750 mg/L、250 mg/L、125 mg/L.萃取率結(jié)果如圖 1 所示，對(duì)比圖 1（a）、圖 1（b）、圖 1（c）可知，環(huán)烷酸在萃取鐵、鋁和稀土?xí)r，隨著體系pH值的上升，萃取率都呈上升趨勢(shì)，并且隨著初始鐵離子濃度下降，萃取體系的終點(diǎn)pH值逐漸升高，鐵離子萃取率升高至100%，鋁離子與稀土離子萃取率也上升到45.6%和25%，當(dāng)鐵離子濃度小于125 mg/L時(shí)，環(huán)烷酸可以在達(dá)到鐵離子水解pH之前基本完全萃取，從而不造成乳化.故后續(xù)實(shí)驗(yàn)控制鐵離子濃度為125 mg/L.

2.1.2 不同鋁離子濃度對(duì)分離效果的影響

其他條件不變，使料液含鐵為125 mg/L，設(shè)置料液中含有不同的鋁離子濃度.如圖2所示，對(duì)比圖1（c）與圖 2（a）、圖 2（b）可知，在 pH 為 3.5 之前，萃取率基本相同，當(dāng)酸度繼續(xù)減小時(shí)，低鋁濃度的溶液pH變化迅速，這是因?yàn)殍F、鋁濃度都較低，萃取反應(yīng)速率減慢，萃取率變化變慢，稀土濃度相對(duì)較高，萃取率上升速度變快，造成當(dāng)鋁濃度為0.5 g/L時(shí)，終點(diǎn)稀土萃取率偏高.當(dāng)鐵離子濃度為125 mg/L，鋁離子濃度為2 g/L時(shí)，鐵離子萃取率為100%時(shí)，鋁離子萃取率僅為40%，當(dāng)鋁離子濃度小于1 g/L時(shí)，在pH=4之后，鋁離子萃取率遠(yuǎn)大于稀土離子.鋁離子濃度繼續(xù)減少，鋁離子萃取率變化不大，而稀土離子萃取率增大，說(shuō)明此時(shí)環(huán)烷酸對(duì)鋁離子萃取能力減弱.故后續(xù)試驗(yàn)控制鋁離子濃度為1 g/L.

圖1 環(huán)烷酸對(duì)鐵、鋁、稀土的選擇性Fig.1 Selectivity of naphthenic acid to iron，aluminum and rare earth

圖2 不同鋁離子濃度對(duì)分離效果的影響Fig.2 Effect of different aluminum ion concentrations on separation

圖3 初始稀土離子濃度對(duì)萃取分離效果的影響Fig.3 Effect of initial rare earth ion concentration on extraction and separation

2.1.3 不同稀土離子濃度對(duì)分離效果的影響

其他條件不變，按照上述較優(yōu)條件，僅改變料液初始稀土離子濃度.結(jié)果如圖3所示，對(duì)比圖2（a）和圖 3（a）、圖 3（b）、圖 3 （c）可知，當(dāng)料液中初始稀土離子不斷增大，各離子隨過(guò)程pH值增大的趨勢(shì)不變，終點(diǎn)pH值下鐵離子萃取率基本保持100%，鋁離子萃取率分別為86.2%、90.56%和90.8%，稀土離子萃取率分別為25.17%、20.19%、20.05%.在初始稀土離子濃度大于0.7 mol/L時(shí)，各離子萃取率變化趨于穩(wěn)定，初始稀土離子濃度影響減小.

綜上所述，控制環(huán)烷酸萃取分離鐵鋁和稀土的模擬料液組成 為 ： 125 mg/L Fe3+、1 g/L Al3+、0.7 mol/LRE3+.控制萃取分離終點(diǎn)pH為5.2，此時(shí)鐵離子萃取率為100%，鋁離子萃取率為90.56%，稀土離子萃取率為20.19%，βAl/RE=37.90.因此后續(xù)模擬料液均選用此料液組成.

2.2 萃取條件試驗(yàn)

以控制料液組成含有125 mg/L Fe3+、1 g/L Al3+和0.7 mol/LRE3+作為模擬料液，利用未皂化環(huán)烷酸選擇性萃取分離鐵、鋁、稀土.萃取過(guò)程中主要考察環(huán)烷酸濃度、萃取時(shí)間、氨水濃度和萃取溫度等對(duì)萃取分離效果的影響，進(jìn)而確定較優(yōu)參數(shù).

2.2.1有機(jī)相組成對(duì)分離效果的影響

試驗(yàn)以上述模擬料液作為原料，萃取條件為相比1∶1，僅改變有機(jī)相中環(huán)烷酸含量，結(jié)果如圖4所示，環(huán)烷酸體積分?jǐn)?shù)從10%到20%，由于濃度的提高，鐵、鋁、稀土離子萃取率分別提高了14.22%、29.44%、13.22%；環(huán)烷酸體積的分?jǐn)?shù)從30%到40%，有機(jī)相變黏稠，分相變慢，易發(fā)生乳化，且鋁鐵稀土離子萃取率提升效果均不明顯.綜合考慮成本和萃取分離效果，選擇環(huán)烷酸：異辛醇：磺化煤油的體積比為20∶20∶60.

圖4 有機(jī)相組成對(duì)鐵、鋁、稀土萃取率的影響Fig.4 Effect of organic phase composition on extraction rates of iron，aluminum and rare earth

2.2.2 氨水濃度對(duì)分離效果的影響

按照上述實(shí)驗(yàn)方法，僅控制氨水濃度的變化，分別向溶液中滴加不同濃度的氨水，達(dá)到終點(diǎn)pH時(shí)，萃取率結(jié)果如圖5所示：當(dāng)氨水濃度達(dá)到2 mol/L后，鐵的萃取率幾乎不變，鋁萃取率不斷降低至68.12%，稀土萃取率不斷上升至30.23%.即氨水濃度的增大，將加速消耗水相中的氫離子，使反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，但過(guò)高的氨水濃度將很容易造成萃取時(shí)局部過(guò)堿，使鋁離子變?yōu)闅溲趸X沉淀，易引發(fā)乳化.因此選擇氨水濃度為2 mol/L.

圖5 氨水濃度對(duì)鐵、鋁、稀土萃取率的影響Fig.5 Effect of ammonia concentration on the extraction rates of iron，aluminum and rare earth

2.2.3 萃取溫度對(duì)分離效果的影響

其他條件采用上述的較優(yōu)條件，考察不同溫度對(duì)分離效果的影響；結(jié)果如圖6所示：隨著萃取溫度的升高，環(huán)烷酸對(duì)鐵、鋁、稀土萃取率呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì).當(dāng)萃取溫度為20℃時(shí)，鐵、鋁、稀土的萃取率分別為100%、91%、20%；30℃時(shí)，鐵、稀土萃取率呈上升趨勢(shì)，鋁萃取率下降；繼續(xù)升高溫度，整體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，因?yàn)闇囟冗^(guò)高時(shí)，滴加的氨水會(huì)在反應(yīng)前揮發(fā)掉部分，在溶液中生成氣泡，影響萃取過(guò)程，導(dǎo)致萃取率下降，除此之外，溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致有機(jī)相揮發(fā)加劇，造成有機(jī)相損失增多，實(shí)際萃取劑減少，從而使萃取率降低.同時(shí)考慮升高溫度對(duì)能源需求增大，綜合考慮萃取情況，選擇萃取的較優(yōu)溫度為20℃.

圖6 萃取溫度對(duì)鐵、鋁、稀土萃取率的影響Fig.6 Effect of extraction temperature on extraction rates of iron，aluminum and rare earth

2.2.4 氨水滴加速度對(duì)分離效果的影響

其他條件不變，僅改變不同的滴加速度，分別往溶液中滴加2 mol/L的氨水，控制終點(diǎn)pH值為5.2，萃取率結(jié)果如圖7所示：隨著氨水滴加速度的提高，從1 mL/min到3 mL/min時(shí)，鐵、鋁、稀土的萃取率變化不大，因?yàn)榭刂屏藀H的初始和最終，即控制了氫離子的變化量，進(jìn)而氨水的消耗量也相近，所以此時(shí)消耗的氨水量基本相同；之后繼續(xù)提高氨水滴加速度，鐵、鋁萃取率快速下降，稀土萃取率快速上升，這是由于當(dāng)氨水滴加速度超過(guò)一定限度時(shí)，體系中氨水消耗氫離子速度大于氫離子產(chǎn)生的速度，萃取體系pH值快速增大，鐵、鋁離子形成氫氧化物沉淀，鐵、鋁萃取率降低，而稀土萃取率升高，綜合考慮反應(yīng)速率與萃取情況，選擇較優(yōu)氨水滴加速度為3 mL/min.此時(shí)有大部分的鐵、鋁和20%稀土共萃進(jìn)入有機(jī)相中，反萃后可直接將反萃液通過(guò)中和水解凈化步驟，將部分鐵、鋁沉淀下來(lái)，稀土富集液又循環(huán)進(jìn)入分離流程，進(jìn)而減少稀土的損失.

圖7 氨水滴加速度對(duì)鐵、鋁、稀土萃取率的影響Fig.7 Effect of ammonia droplet acceleration on the extraction rates of iron，aluminum and rare earth

2.3 水洗條件試驗(yàn)

2.3.1 水洗溫度

取100 mL負(fù)載有機(jī)相，按相比1∶1添加去離子水，利用分液漏斗振蕩水洗30 min，調(diào)節(jié)不同的水洗溫度，分層后取水相測(cè)量鐵離子、鋁離子、稀土離子濃度，計(jì)算各離子的洗脫率，結(jié)果如圖8所示：增加水洗溫度，稀土離子的洗脫率增加，超過(guò)40℃后，洗脫率不再變化，而鋁離子和鐵離子洗脫率基本不變.故選擇水洗溫度為40℃.

圖8 水洗溫度對(duì)鐵、鋁、稀土洗脫率的影響Fig.8 Effect of washing temperature on the elution rate of iron，aluminum and rare earth

2.3.2 水洗相比

調(diào)節(jié)水洗溫度為40℃，其他條件不變，設(shè)置不同的相比（A/O），各離子洗脫率如圖9所示：隨著相比（A/O）的增加，鐵離子洗脫率幾乎不變，而鋁離子和稀土離子洗脫率成上升趨勢(shì)；水洗相比低于2時(shí)，無(wú)法將稀土從負(fù)載有機(jī)相中較好的洗脫下來(lái)，當(dāng)相比大于2且不斷增加時(shí)，由于環(huán)烷酸的水溶性相對(duì)較大，會(huì)將有機(jī)相直接溶解到水中，所以鐵鋁稀土洗脫率都會(huì)增大，為保證后續(xù)稀土離子濃度不至于過(guò)低而再進(jìn)行富集，所以選擇相比為2，此時(shí)分離效果較好.

圖9 水洗相比對(duì)鐵、鋁、稀土洗脫率的影響Fig.9 Effect of water washing on the elution rate of iron，aluminum and rare earth

2.4 反萃條件試驗(yàn)

2.4.1 鹽酸濃度對(duì)反萃效果的影響

以負(fù)載環(huán)烷酸為反萃對(duì)象，以鹽酸溶液為反萃劑，反萃劑與有機(jī)相的體積比（VA/VO）為 1∶1，在常溫下分別取不同濃度的鹽酸于分液漏斗中振蕩反萃20 min，靜置分層后，結(jié)果如圖10所示：隨著鹽酸濃度的上升，各離子反萃率均為先增加，后趨于穩(wěn)定，當(dāng)在鹽酸濃度為3 mol/L之后，反萃率達(dá)到99%不再上升，此時(shí)反萃達(dá)到飽和狀態(tài).故選取反萃劑鹽酸濃度為3 mol/L.

圖10 鹽酸濃度對(duì)鐵、鋁、稀土反萃率的影響Fig.10 The effect of hydrochloric acid concentration on the stripping rate of iron，aluminum and rare earth

2.4.2 相比對(duì)反萃效果的影響

其他反萃條件不變，僅改變相比（A/O），結(jié)果如圖11所示：增大水相與有機(jī)相的體積比（VA/VO），稀土的反萃率基本無(wú)變化，鐵、鋁的反萃率先增大后穩(wěn)定不變.當(dāng)水相與有機(jī)相體積比為1∶1時(shí)，鐵，鋁、稀土的反萃率均大于99%，且之后變化不大，可知此時(shí)反萃反應(yīng)已達(dá)平衡，故選擇水相與有機(jī)相的體積比為1∶1更為合適.

圖11 相比對(duì)鐵、鋁、稀土反萃率的影響Fig.11 Shows effect of iron，aluminum and rare earth stripping rate

2.4.3 反萃時(shí)間對(duì)反萃效果的影響

設(shè)置不同的反萃時(shí)間，考察其對(duì)反萃效果的影響，如圖12所示，隨著反萃時(shí)間的增加，鐵、鋁、稀土的反萃率先增加后趨于穩(wěn)定，當(dāng)反萃時(shí)間為1 min時(shí)，鐵、鋁、稀土的反萃率分別為74.3%、86.7%和96.5%，這是由于反萃時(shí)間過(guò)短，接觸時(shí)間不足，無(wú)法完全達(dá)到反萃反應(yīng)的平衡.當(dāng)反萃時(shí)間為10 min時(shí)，鐵、鋁、稀土萃取率分別高達(dá)99.5%、99.8%和99.8%.這是由于隨著反萃反應(yīng)的進(jìn)行，接觸時(shí)間增加，反萃反應(yīng)逐漸達(dá)到平衡，之后再增加反萃時(shí)間，反萃率將變化較小，且接觸時(shí)間越長(zhǎng)，有機(jī)相溶于水相越多，有機(jī)相損失增大.綜合考慮后，選擇反萃時(shí)間為10 min.

圖12 反萃時(shí)間對(duì)鐵、鋁、稀土反萃率的影響Fig.12 Effect of stripping time on stripping rate of iron，aluminum and rare earth

2.5 有機(jī)相紅外光譜分析

試驗(yàn)分別取空白環(huán)烷酸、負(fù)載環(huán)烷酸、水洗后環(huán)烷酸、反萃后環(huán)烷酸進(jìn)行紅外光譜分析[26]，結(jié)果如圖13所示，特征峰如表3所列.

圖13分別為空白有機(jī)相、負(fù)載鐵鋁有機(jī)相、水洗后有機(jī)相、反萃后有機(jī)相的紅外光譜，對(duì)比上表，圖13（a）可以發(fā)現(xiàn)碳碳單鍵（C-C）鍵吸收峰位在400～900 cm-1處，此處的峰因特征性不強(qiáng)，所以在此處并不多加分析.羧酸中的碳氧單鍵（C-O）在1406.8 cm-1、1462.3 cm-1處由于收縮共振會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)相鄰較近的峰，兩峰位置相距會(huì)在60 cm-1范圍左右，在1710.6 cm-1處的振動(dòng)吸收峰是六元環(huán)羧酸中羰基 （碳氧雙鍵（C=O））的伸縮振動(dòng)，碳氧雙鍵會(huì)以二締合體的形式存在，由于氫鍵的影響，吸收位置會(huì)向低波處移動(dòng)，因此可以從圖13中看出碳氧雙鍵的峰位在1710.6 cm-1附近.在六元環(huán)中，環(huán)狀烴類(lèi)的C-H鍵的變形振動(dòng)一般會(huì)出現(xiàn)在兩處，一處在960～1275 cm-1處，由于吸收較弱，易受到干擾，用處不大，所以不做分析，與碳碳單鍵處于同一個(gè)位置，因此不多加分析.另一處是650～900 cm-1處的變形振動(dòng)或者組頻所產(chǎn)生的峰強(qiáng)，由于原子間的相互影響而使體系內(nèi)的π電子（或p電子）分布發(fā)生變化的一種電子效應(yīng)，即所謂的共軛效應(yīng)，是確認(rèn)六元環(huán)不飽和的重要依據(jù)；在根據(jù)不飽和苯環(huán)上C=C-H峰位，可以判斷出由于六元環(huán)中碳碳雙鍵的共軛效應(yīng)，在2360.0 cm-1處出現(xiàn)了一個(gè)新的峰碳碳雙鍵（C=C），進(jìn)而更加證明了六元環(huán)中所含有的不飽和碳碳雙鍵，六元環(huán)上的羧基距離六元環(huán)上碳碳雙鍵位置較遠(yuǎn)，因此受伸縮振動(dòng)影響較強(qiáng)，因此峰的位置會(huì)在較低的波段.在2856.5 cm-1處出現(xiàn)的峰和在2938 cm-1和2951.9 cm-1處，分別為六元環(huán)中的對(duì)稱(chēng)收縮（對(duì)位）-CH2鍵所產(chǎn)生和不對(duì)稱(chēng)（間位）-CH2所產(chǎn)生，羧酸類(lèi)羥基峰強(qiáng)一般為2500-3400 cm-1峰尖，一般為締合羥基，所以在3136.9 cm-1處的峰強(qiáng)位羧酸中羥基所產(chǎn)生.

圖13 有機(jī)相紅外光譜Fig.13 Organic phase infrared spectrum

表3 特征峰Table 3 Characteristic peak

對(duì)比圖13（a）、圖 13（b）、圖 13（c）、圖 13（d）可以看出，具有4個(gè)特征峰（羧酸中的碳氧單鍵（C-O）在1406.8 cm-1，羧酸中的羰基（碳氧雙鍵（C=O））在1710.6 cm-1處，在2360.0 cm-1處的碳碳雙鍵（C=C），在 3136.9 cm-1處的峰強(qiáng)位羧酸中羥基（-OH））環(huán)烷酸六元環(huán)，對(duì)比圖 13（a）、圖 13（d）兩圖，可以發(fā)現(xiàn)環(huán)烷酸在萃取的過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生變化，對(duì)比圖13（a）、圖 13（b）兩圖，萃取后負(fù)載有機(jī)相相對(duì)于空白有機(jī)相多 1638.5 cm-1，3440.67 cm-1峰，說(shuō)明在萃取過(guò)程中，鐵、鋁和羧基發(fā)生了反應(yīng)，生成了新官能團(tuán). 對(duì)比圖 13（a）、圖 13（c）、圖 13（d）可知，水洗過(guò)程中2360.0cm-1處的峰變緩，說(shuō)明在水洗過(guò)程中六元環(huán)中的碳碳雙鍵受到影響，峰強(qiáng)變?nèi)酰渌鍘缀醪蛔?，說(shuō)明水洗過(guò)程沒(méi)有將鐵，鋁從有機(jī)相中分離.對(duì)比圖 13（a）、圖 13（b）、圖 13（c）、圖 13（d），3440.7 cm-1峰消失，并且反萃后有機(jī)相和空白有機(jī)相峰基本一致.說(shuō)明反萃過(guò)程中，鐵鋁已基本反萃，形成羧酸基，反萃后有機(jī)相和空白有機(jī)相官能團(tuán)基本不變，可以重復(fù)利用.

3 結(jié)論

1）研究了離子型稀土浸出液在連續(xù)萃取過(guò)程中對(duì)于鐵、鋁雜質(zhì)的除雜效果，結(jié)果表明：當(dāng)鐵離子濃度為125 mg/L，鋁離子濃度為1 g/L，0.7 mol/L稀土?xí)r，鐵、鋁、稀土分離效果最佳，分離的終點(diǎn)為pH=5；選擇環(huán)烷酸∶異辛醇∶磺化煤油體積比為 20∶20∶60，氨水濃度為2 mol/L時(shí)，溫度為20℃時(shí)，氨水滴加速度為3 mL/min，分離效果較優(yōu)；水洗溫度為40℃，相比（A/O）為2時(shí)，水洗效果較優(yōu)；反萃劑鹽酸濃度為 3 mol/L，反萃相比（A/O）為1，反萃時(shí)間為20 min時(shí)，反萃效果較優(yōu).

2）通過(guò)對(duì)空白有機(jī)相、負(fù)載鐵鋁有機(jī)相、水洗后有機(jī)相、反萃后有機(jī)相進(jìn)行紅外光譜分析，對(duì)比各圖特征峰可知：反萃前后環(huán)烷酸結(jié)構(gòu)一致，整個(gè)萃取過(guò)程環(huán)烷酸可以循環(huán)使用.