萃取剂P204与P507在工业应用中的降解行为和热力学研究

作     者：金丰丰 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖成梁;王斌

授予年度：2023年

学科分类：080603[工学-有色金属冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：溶剂萃取 萃取剂降解 蒸发泡沫 水解热力学 基团贡献法 消泡剂 

摘      要：溶剂萃取具备元素分离和回收率高、设备操作简单、生产量大、萃取剂消耗少及过程易实现连续化和自动化等特点,近年来在钴镍湿法冶金中得到越来越广泛的应用。本文介绍了酸性磷酸酯类萃取剂二(2-乙基己基)磷酸酯(P204)和2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯(P507)及其在钴、镍生产上的应用,并以萃取各流程节点为研究主体,采用FTIR、NMR、GC-MS、XRF、MS等现代分析仪器,重点跟踪检测了萃取剂P204和P507在实际工业应用时水相中夹带有机相的种类和含量,取样分析了萃取过程中产生的三相渣组成,结果表明降解产物异辛醇进入产品水相,油溶性降解产物与细固体颗粒、Fe作用生成三相渣。本文研究了萃取剂的降解产物进入氯化钴产品溶液导致蒸发产生大量泡沫的原因,对泡沫的组成和结构进行了系统分析。结果表明,萃取剂的降解产物异辛醇具有表面活性,能够维持溶液蒸发过程中泡沫的稳定性和机械强度,并进入结晶产品导致产品重溶时也出现泡沫。论文利用基团贡献法估算了理想状态及标准态下P204、P507及其相关水解产物的热力学数据,由此来计算反应的标准摩尔反应吉布斯自由函数,判断了相关反应的可行性,为其水解过程的机理研究提供了参考。P204在碱性条件下能完全水解成磷酸,酸性条件下水解成磷酸单酯且反应可逆;P507水解依靠自身P-O键的断裂,最终理论水解产物与实际检测结果相符合。论文针对萃取剂的降解产物产生蒸发泡沫的问题,提出添加消泡剂的方法进行消泡,小试及放大性实验选用MO-NXZ-AG型消泡剂不仅能够快速消泡,而且结晶产品在重溶过程中也无泡沫产生,各项检测指标也符合产品控制要求。