离子液体功能化的萃淋树脂制备及在稀土分离中的应用

本项目申请在离子液体及其萃取剂提取分离稀土离子的研究基础上，筛选高性能的离子液体萃取剂，制备新型离子液体功能化的萃淋树脂，研究其在稀土提取和分离中的应用，探索并解决以下问题：(1)通过直接浸渍、溶胶凝胶固定方法将离子液体和萃取剂固定在高分子树脂，氧化硅等多孔载体上，制备新型的萃淋树脂，表征新萃淋树脂的负载量、表面形态、比表面积、孔结构、稳定性等基本性质。研究复杂体系下对稀土离子的吸附容量、热力学和动力学过程，吸附模式，解吸和循环利用等。（2）研究新萃淋树脂对低浓度稀土的提取和重稀土铥镱镥的分离的静态和动态实验，初步探索新分离工艺。上述研究对筛选高性能的萃取体系，开发新型萃淋树脂，提高稀土分离效率具有重要的理论意义和潜在的应用价值，为以南方离子型矿为代表的重稀土的高效、清洁提取和分离提供崭新的思路。

本项目制备了基于离子液体的高效新萃取剂及离子液体功能化的萃淋树脂，并应用在稀土离子的提取和分离中，为提高资源的综合利用和发展稀土清洁冶金提供理论基础，优化新型绿色分离工艺具有重要的理论意义及应用价值。.合成了一系列咪唑类、羧酸类及双功能性离子液体萃取剂，并对产物进行了物化性质表征。研究了在复杂体系中RE(III)的分配比和分离系数的影响，分析萃取机理，对比了传统萃取剂的萃取能力和反萃条件。其中[A336][P507]/[P204]可以从废弃的稀土荧光粉中回收痕量的稀土和Al2O3。进一步通过化学负载法制备了强碱性阴离子交换树脂R2SO4和RCl，并应用于铜砷滤饼中Re(VII)、Mo(VI)和As(V)的吸附与分离。制备了[A336][C272]/[P204]/[P507]为萃取剂的一系列聚合物包覆膜材料，应用在Cr(VI)的膜分离传输中。.通过直接浸渍，溶胶凝胶物理方法将离子液体固定在高比表面多孔的高分子树脂、氧化硅等载体上，制备了高性能萃淋树脂。分析萃淋树脂中离子液体和萃取剂的负载量、比表面积、孔结构尺寸、相关稳定性及分布效应对分离RE（III）选择性的影响。研究了萃淋树脂对Sc(III)与RE(III)的分离，对重金属Cr(III)的吸附。其中[D201][P204]可应用于红土镍矿中Sc的回收，回收率达93.9%。.本项目进一步探讨了双功能性离子液体[A336][P507]/[P204]对重稀土的萃取效果，研究了南方离子型矿低浓度RE(III)的提取和重稀土铥镱镥的高效分离工艺，讨论了多种萃取剂对重稀土的萃取效果。研究了 [A336][P507]和[A336][P204]对稀土元素的分离，通过对分离系数(β)的研究得出，硝酸介质更适宜分离重稀土，而盐酸介质相对适宜于分离轻稀土。.综上所述，本课题已完成年度预期任务，取得了较好的进展。目前已发表SCI论文28篇，申请国家发明专利8项，获得国家发明专利6项（其中PCT专利1项）。相关“离子液体萃取分离稀土等金属离子的过程机理及应用”的研究成果获得2013年吉林省科协颁发的自然科学学术成果一等奖。“稀土绿色分离与清洁冶金科学基础”获得2015年吉林省科学技术奖励委员会颁发的吉林省科学技术奖二等奖。在该研究的基础上，2012年还获得科技部973计划重大科学目标导向项目和中科院重点部署项目的支持。