[发明专利]一种含有有效官能团的萃取剂和吸附剂及其在钍金属萃取分离中的应用

说明书

本发明公开了一种萃取剂、吸附剂和浸渍型吸附材料，利用所述萃取剂、吸附剂和浸渍型吸附材料的分离特性，开发放射性金属元素的萃取提纯(去除)工艺，用于分离和精致目标金属。在所述萃取剂中，根据烷基链选择的不同，提高了所述萃取剂在有机溶剂中的负载率和疏水性，由于化学结构的稳定，所述萃取剂的重复利用性得到相应的提升，实现对环境的保护；通过控制不同pH条件下金属间的分离特性不同，可实现放射性金属元素间、放射性金属元素与一般金属元素间、放射性金属元素与稀土金属元素间的分离与提纯，该萃取分离在工业上具有重大价值。

技术领域

本发明属于放射性元素萃取分离技术领域，具体涉及一种含有有效官能团萃取剂和吸附剂及其在钍金属萃取分离中的应用。

背景技术

中国稀土资源不但储量丰富，而且矿种和稀土元素齐全，分布相对集中，如铁-铌-稀土矿、氟碳铈矿、独居石等。然而在稀土矿中稀土元素常与放射性元素，如钍(Th)、铀(U)等共生或伴生，因此在稀土金属冶炼生产过程及废物存放等过程中存在着辐射污染环境等危害。

在现代社会，稀土金属被用于军事、化工、冶金、陶瓷、玻璃、新材料等各个领域，特别是高新技术工业的重要原材料之一，如稀土永磁材料、磁制冷材料、发光材料等，然而在稀土材料的制备过程中，存在着微量放射性元素，从而制约着稀土金属材料的应用。

稀土金属元素分离的方法主要包含固液萃取(塔式萃取)和液液萃取(溶剂萃取)。尽管固液萃取装置简单且容易操作，但是其萃取容量较小，所以固液萃取法常用于低浓度金属元素的萃取分离、除杂或污水处理。与固液萃取相比，液液萃取需要较为复杂的设备和操作，但是其分离萃取容量大且可以快速处理，所以稀土金属元素的工业分离和纯化常用液液萃取法。目前稀土金属元素的萃取分离工艺上还采用传统工业萃取剂P507作为稀土金属元素的萃取分离剂，其具有较强萃取分离能力强。然而，P507对于稀土金属元素与放射性金属元素之间的分离系数较低，造成稀土金属产品中杂质较多，特别是在稀土金属产品中也存在着少量放射性金属元素。目前，采用传统湿法冶金体系萃取分离放射性金属元素与稀土金属元素及一般金属元素之间，存在着稀土金属元素中含有少量的一般金属元素和/或放射性金属元素，因而造成稀土金属元素的纯度不高等缺点。

湿法冶金中，萃取剂起到决定性的作用，其有效官能团决定着萃取分离后稀土金属元素的纯度以及杂质等干扰物的含量。

发明内容

本发明提出了针对目前稀土矿石(如独居石、氟碳铈矿等)分离提纯稀土元素过程中放射性金属元素与一般金属元素无法彻底去除的问题，设计开发了含有有效官能团化的化合物，并应用于液液萃取(萃取剂)及固液萃取(吸附材料)，其可有效去除稀土元素中的放射性金属元素。

具体而言，针对目前现有技术存在的不足，本发明的目的之一在于提供一种用于放射性金属元素与稀土金属元素及一般金属元素之间萃取分离用萃取剂、吸附剂和浸渍型吸附材料。本发明的萃取剂中含有酰胺、醚/硫醚、羧酸/硫代羧酸等官能团，所述萃取剂的三齿配体结构对于放射性金属元素与稀土金属元素及一般金属元素之间的分离具有有益特性，并且通过官能团的调节，可有效的改变所述萃取剂的疏水性和有机负载率等性能，针对不同的分离体系，可以表现出更好的适应性。本发明所述吸附剂中的主体材料可为树脂、硅胶以及石墨烯等。