新型低聚季銨鹽的合成及其萃取特性與機理的研究

《新型低聚季銨鹽的合成及其萃取特性與機理的研究》是依託中南大學，由曹佐英擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型低聚季銨鹽的合成及其萃取特性與機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曹佐英
• 依託單位：中南大學

項目摘要

採用烷基化多乙撐多胺、碳酸二甲酯為原料，以濕法冶金溶液中的萃取陰離子與共存陰離子為目標對象，以溶液化學、分子結構理論、溶劑萃取理論為指導，以有機合成為手段，從分子水平上設計低聚季銨鹽，合成具有大萃取容量、高選擇性的新型高效萃取劑，用於從水溶液中高選擇性地萃取分離金屬陰離子，使之與共存陰離子實現高效分離。通過考察該類低聚季銨鹽的合成方法、條件以及與溶液中陰離子的映射關係，研究萃取過程熱力學、動力學特徵，掌握低聚季銨鹽的特性以及萃取、反萃陰離子過程行為規律，為實現從溶液中金屬陰離子與共存陰離子高效分離提供技術基礎和理論依據。該項研究的開展，可促進新型高效低聚季銨鹽萃取劑合成技術的開發，實現萃取劑分子設計合成、金屬陰離子與共存陰離子的高效萃取分離以及冶金廢水的環境友好處理多重功效的目的。

結題摘要

項目以多乙撐多胺、溴代烷為主要原料，無水碳酸鉀為縛酸劑，合成系列新型低聚叔胺，再以這些新型低聚叔胺、碳酸二甲酯為甲基化試劑合成系列碳酸型低聚季銨鹽，對中間產物、目標產物的分離純化、結構表征，以其萃取特性和機理進行了研究。以N235為原料，碳酸二甲酯為甲基化試劑，在季銨鹽催化作用下合成碳酸甲酯型季銨鹽，並直接將其水解得到碳酸型季銨鹽，按照上述碳酸鹽型季銨鹽的合成路線，成功完成了碳酸型N263的3000L的工業擴試。結果表明，叔胺以碳酸二甲酯進行甲基化是一條可行的、綠色的甲基化合成路線。萃取實驗表明，碳酸型低聚季銨鹽按離子交換機理萃取鎢、鉬、釩陰離子，但萃取容量並不是隨低聚季銨鹽中含N陽離子的數量成正比例增長。研究過程中還發現合成低聚叔胺工藝路線長、分離純化困難，成本較高，為解決這一難題，提出了以異構十六酸、異構十八酸，及多乙撐多胺為主要原料，通過催化反應合成了系列咪唑啉化合物，並對目標化合物的萃取特性及機理進行了研究；研究表明，這類化合物其萃取容量較大，有可能套用於溶液中金屬陰子的萃取。 研究了W-Mo-H2O、W-V-H2O、Mo-V-H2O所涉及的各反應的化學方程式及平衡常數，建立了二元水系的熱力學模型，並採用PHP腳本編程，通過二元函式牛頓疊代法進行了求解，開發了具有計算方便快捷、人機互動簡單等優點的鎢、鉬、釩水系熱力學線上計算平台（www.msselab.com/thermo）。該平台為鎢、鉬、釩的鹼性萃取特性及其機理的研究提供了一定的理論指導。項目通過分子設計，篩選出一種新型有機硫化劑，該硫化劑能在鎢、鉬共存的弱鹼性溶液中對鉬進行硫化反應，且99.5 %鉬進行硫化反應生成了鉬的硫化配合物，而鎢幾乎不進行硫化反應，很有可能通過溶劑萃取或離子交換，使已硫化的鉬酸根和鎢酸根分離，從而建立一種鎢鉬分離的新方法。