新型二甘醇酰胺对永久磁石中稀有金属的萃取机理研究

近年来，二甘醇酰胺萃取剂由于其镧系稀土金属具有优越的萃取性能和对酸、辐照的稳定性而引起越来越多的兴趣。本项目首先合成两种新型二甘醇酰胺萃取剂MODG和MOTDG，系统研究其对钕铁硼磁石中含有的稀有稀土金属Nd、Dy、Pr的萃取分离及其机制、萃取平衡的混合溶剂系电解质热力学解析和连续萃取-反萃取过程的动力学，在此基础上建立二甘醇酰胺萃取剂MODG和MOTDG萃取Nd、Dy、Pr的数学模型，结合实验结果，进一步探讨工艺参数对新型萃取剂效率的影响及其机制。最终研究成果将有望拓展人们对二甘醇酰胺萃取剂机制的认识，开发出高效的新型萃取剂，为我国稀土矿产资源和环境保护起到重要作用。

稀土元素及贵金属元素因其独特的性质而被广泛用于磁性材料和环境保护等高端科技领域。这些金属在地壳中储量有限，供不应求，所以从电子废弃物中回收分离这些金属实现资源的循环利用是解决这一问题的主要途径。溶剂萃取法是分离纯化稀土元素、贵金属元素的重要手段，主要的限制因素是萃取剂。传统萃取剂由于不耐酸、萃取容量小、不易反萃等缺点使用范围受到限制。酰胺荚醚萃取剂耐酸、选择性好，被认为有良好的应用前景。本项目合成了四种新型酰胺荚醚萃取剂，并对其萃取稀土金属镝、钕以及贵金属金、钯、铂的性能进行了详细的探讨。.项目开展过程中主要完成了以下工作，并得到了相应的研究结论：.(1)通过N-烷基化反应和N-酰化反应合成了N,N’-二甲基-N,N’-二癸基-3-硫戊二酰胺(MDTDGA)、N,N’-二甲基-N,N’-二癸基-3-氧戊二酰胺(MDDGA)、N,N’-二甲基-N,N’-二苯基-3-硫戊二酰胺(DMDPhTDGA)和N,N’-二甲基-N,N’-二苯基-3-氧戊二酰胺(DMDPhDGA)四种新型萃取剂，并通过红外光谱、质谱、核磁共振等手段对其结构进行表征。.(2)进行了MDDGA、MDTDGA、DMDPhDGA和DMDPhTDGA对镝和钕的萃取平衡试验，发现硝酸中的萃取分配比远大于盐酸；镝的萃取效果比钕好；MDDGA和DMDPhDGA萃取镝和钕的能力比MDTDGA和DMDPhTDGA强其中，MDDGA对镝和钕的萃取效率最高可以达到99.72%和92.69%，DMDPhDGA则可分别达到99.75%和99.46%。.（3）对MDDGA、DMDPhDGA萃取稀土金属Dy、Nb的萃取机理进行了分析和讨论。研究了酸介质对萃取效率和分配比的影响，发现在相同实验条件下，硝酸中的萃取分配比远远大于盐酸；通过对萃取剂浓度、稀释剂种类、氢离子浓度对萃取效果的影响研究，证明了在硝酸中的萃取机理为中性络合萃取。对于MDDGA， Dy(Ⅲ)与3个萃取剂分子同时配位以外，Nd(Ⅲ)与3个萃取剂分子同时配位。对萃取的混合溶剂系电解质热力学模型进行了研究，计算得到了Nd和Dy的萃取平衡常数Kex。.(4)对MDTDGA和DMDPhTDGA萃取贵金属进行了试探性的研究。发现盐酸体系中，在低酸度下两种萃取剂对贵金属金、钯、铂的萃取遵循中性取代配位机理。贵金属的萃取难易顺序为Au(Ⅲ)>Pd(Ⅱ)>Pt(Ⅳ)，M