新型萃取剂萃取电子垃圾中贵金属的技术研究

摘要

贵金属因具有许多不可替代的优良性能而被广泛应用于航空航天、国防、化工、电子、汽车等工业领域，被誉为“现代工业的维他命”。随着科技的高速发展，贵金属的需求量日益增大的同时，电子垃圾的产量也在急剧增加。电子垃圾中含有多种高品位的贵金属元素，因此，从电子垃圾中回收贵金属具有重要的经济意义和环境意义。
　　溶剂萃取法因具有选择性好、金属回收率高、成本低、有机试剂可以循环利用等优点，在电子垃圾中贵金属的回收领域受到广泛关注。萃取剂是溶剂萃取的主要限制因素，传统萃取剂具有不耐酸、萃取容量小、不易反萃等缺点，酰胺萃取剂则在上述方面表现出显著优势，并且燃烧后没有二次污染，因此具有良好的应用前景。本文合成了三种新型酰胺萃取剂并对其萃取贵金属的性能进行了详细探讨，主要完成了以下工作:
　　(1)通过N-烷基化和N-酰基化反应合成三种新型酰胺萃取剂N,N'-二甲基-N，N'-二癸基-3-氧戊二酰胺(MDDGA)、N,N'-二甲基-N,N'-二癸基-3-硫戊二酰胺(MDTDGA)和N,N'-二甲基-N,N'-二苯基-3-硫戊二酰胺(DMDPhTDGA)，并使用红外光谱对其进行表征。对三种萃取剂的合成成本进行简单核算，分别为9.45元/gMDDGA、5.81元/gMDTDGA、2.54元/gDMDPhTDGA。
　　(2)以正十二烷∶异辛醇=4∶1（体积比）为稀释剂，研究MDDGA对金属Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Cu(Ⅱ)的萃取效果。盐酸浓度≦3mol/L时，四种金属的最高萃取效率分别为99.60％、6.72％、12.71％、0.54％，MDDGA能够将Au(Ⅲ)从含有Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Cu(Ⅱ)的混合液中分离出来。重点研究盐酸浓度≦3mol/L时，MDDGA对Au(Ⅲ)的萃取性能:萃取的平衡时间为30min;萃取分配比D随着盐酸浓度、水相氢离子浓度、水相氯离子浓度和萃取剂浓度的增加而增大。MDDGA对Au(Ⅲ)的萃取符合离子缔合机理，萃合物组成为（MDDGAH+）AuCl4-。
　　(3)以三氯甲烷为稀释剂，研究MDTDGA对金属Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Cu(Ⅱ)的萃取效果，四种金属的最高萃取效率分别为99.87％、93.77％、10.03％、1.62％。MDTDGA对Au(Ⅲ)的萃取效果最好，Pd(Ⅱ)次之，低酸条件下基本不萃取Pt(Ⅳ)、Cu(Ⅱ)。重点研究盐酸浓度在0～3mol/L时，MDTDGA对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的萃取性能:Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的萃取效果随水相盐酸浓度、水相氯离子浓度的增大而减小，不随水相氢离子浓度的增加而改变，随萃取剂浓度的增加而增大。得到MDTDGA对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的萃取符合配位取代机理，Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)均同时与两个萃取剂分子配位，萃合物组成分别为MDTDGA2AuCl3、MDTDGA2PdCl2。
　　(4)以三氯甲烷为稀释剂，研究DMDPhTDGA对金属Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)、Pt(Ⅳ)、Cu(Ⅱ)的萃取效果，四种金属的最高萃取效率分别是99.90％、98.91％、1.31％、1.20％。DMDPhTDGA基本完全萃取Au(Ⅲ)，对Pd(Ⅱ)的萃取效果次之，基本不萃取Pt(Ⅳ)、Cu(Ⅱ)，说明DMDPhTDGA是Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的高选择性萃取剂。重点研究盐酸浓度在0～3mol/L时，DMDPhTDGA萃取Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的影响因素:Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的萃取效果随水相盐酸浓度、水相氯离子浓度的增大而减小，不随水相氢离子浓度的增加而改变，随萃取剂浓度的增加而增大。DMDPhTDGA对Au(Ⅲ)、Pd(Ⅱ)的萃取符合配位取代机理，Au(Ⅲ)与两个萃取剂分子同时配位，Pd(Ⅱ)与一个萃取剂分子配位，萃合物组成分别为DMDPhTDGA2AuCl3、DMDPhTDGAPdCl2。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 电子垃圾中贵金属的回收方法

1．2．1 机械处理

1．2．2 火法冶金

1．2．3 湿法冶金

1．2．4 生物冶金

1．3 溶剂萃取法回收贵金属金、钯、铂

1．3．1 含氧萃取剂

1．3．2 含磷(膦)萃取剂

1．3．3 含硫萃取剂

1．3．4 胺类萃取剂

1．3．5 螯合萃取剂

1．3．6 酰胺萃取剂

1．4 研究工作的提出及目的

2．1 引言

2．2 实验方法

2．2．1 实验试剂与仪器

2．2．2 分析测试方法

2．3．2 N-二甘酰氯的合成

2．3．4 N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-氧戊二酰胺的精制

2．3．6 合成N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-氧戊二酰胺的成本核算

2．4 N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-硫戊二酰胺的合成与表征

2．4．5 N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-硫戊二酰胺的表征

2．4．6 合成N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-硫戊二酰胺的成本核算

2．5．3 N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-硫戊二酰胺的精制

2．5．5 合成N，N’-二甲基-N，N’-二癸基-3-硫戊二酰胺的成本核算

2．6 本章小结

第三章 MDDGA对金、钯、铂、铜的萃取

3．1 引言

3．2 实验方法

3．2．1 实验试剂与仪器

3．2．2 实验步骤

3．2．3 萃取反应机理

3．3 MDDGA萃取金、钯、铂、铜的性能研究

3．3．1 萃取时间对萃取效果的影响

3．3．2 水相盐酸浓度对萃取效果的影响

3．3．3 水相氢离子浓度对萃取效果的影响

3．3．4 水相氯离子浓度对萃取效果的影响

3．3．5 萃取剂浓度对萃取效果的影响

3．4 本章小结

第四章 MDTDGA对金、钯、铂、铜的萃取

4．1 引言

4．2 实验方法

4．2．1 实验试剂与仪器

4．2．2 实验步骤

4．3 MDTDGA萃取金、钯、铂、铜的性能研究

4．3．1 水相盐酸浓度对萃取效果的影响

4．3．2 水相氢离子浓度对萃取效果的影响

4．3．3 水相氯离子浓度对萃取效果的影响

4．3．4 萃取剂浓度对萃取效果的影响

4．4 本章小结

第五章 DMDPhTDGA对金、钯、铂、铜的萃取

5．1 引言

5．2 实验方法

5．2．1 实验试剂与仪器

5．2．2 实验步骤

5．3 DMDPh-IDGA萃取金、钯、铂、铜的性能研究

5．3．1 水相盐酸浓度对萃取效果的影响

5．3．2 水相氢离子浓度对萃取效果的影响

5．3．3 水相氯离子浓度对萃取效果的影响

5．3．4 萃取剂浓度对萃取效果的影响

5．4 本章小结

第六章 结论及展望

6．1 主要研究成果

6．2 进一步研究的建议

致谢

参考文献

硕士期间发表论文