[发明专利]取代乙酸和有机磷复合有机相的钇皂化方法

说明书

技术领域

本发明涉及取代乙酸和有机磷复合有机相的钇皂化方法，特别是涉及一种以氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂为助剂的取代乙酸和酸性有机磷复合有机相的钇皂化方法。本发明具体属于溶剂萃取技术领域。

背景技术

1999年，李德谦等人提出了以取代乙酸和有机磷试剂复合有机相为萃取剂来实现钇与镧系元素的分离，该工艺已经成为工业化制备高纯钇产品的最佳方法之一(李德谦等，液－液萃取分离高纯钇工艺，中国专利，申请号991182618，1999-09-11)。该发明专利所用的取代乙酸多为仲辛基苯氧基取代乙酸，所用的有机磷试剂为酸性磷类萃取剂，主要是P507、C272(即Cyanex272)、C302(即Cyanex302)等。

在分离提取钇的工艺中，必须采用碱性试剂对取代乙酸和酸性有机磷复合有机相进行皂化才能保持较高的萃取效率。随着氨氮排放标准的要求提高，以氨水为皂化剂的氨皂化已经被淘汰了。目前使用的皂化剂是有氢氧化钠。以氢氧化钠为皂化剂的最大缺点是氢氧化钠中的部分钠离子会进入钇产品而形成皂化沾污，对制备高纯和超高纯钇产生非常不利的影响。因为钠严重影响高纯和超高纯钇材料的性能，所以在制备高纯和超高的后续工艺中通常还需要建立分离钇产品中钠皂化杂质分离工艺。实际上，当钇产品中钠的含量较低时分离也是十分困难的。为了防止钠离子污染高纯特别是超高纯钠产品，本发明建立一种取代乙酸和有机磷复合有机相的新钇皂化方法。

在分离工艺中，评价离子交换树脂的重要技术指标是有效交换容量。有效交换容量有时简称交换容量。阴离子离子交换树脂的有效交换容量是指每kg干树脂有效交换一价阴离子的摩尔数；此时，有效交换容量的单位为mol/kg。也有人采用每升干树脂有效交换一价阴离子的摩尔数；此时，有效交换容量的单位则为mol/L。虽然采以质量计的单位mol/kg与以体积计的单位mol/L可以换算。但是，就有效交换容量的准确度而言，采用质量计单位mol/kg高于采用体积计单位mol/L。顺便说明一下，一定质量的干树脂的总交换量通过以下公式来计算：

n＝m×Q(1)

式(1)中，m为干树脂的质量，其单位为kg；Q为树脂的有效交换容量，其单位为mol/kg；n为总交换量，其单位为mol。由式(1)可知，总交换量是指给定树脂质量m时的最大有效交换量。实际上，总交换量就是给定树脂质量m时的最大交换摩尔数，因此总交换量也称为总交换摩尔数。

发明内容

本发明的目的是针对取代乙酸和有机磷复合有机相采用氢氧化钠皂化时部分钠离子会沾污钇产品的缺点，建立一种无皂化沾污的取代乙酸和有机磷复合有机相的钇皂化方法。

本发明的钇皂化原理，以化学反应方程式表示为：

反应式(2)和(3)中，HA表示取代乙酸萃取剂；HB表示取代酸性有机磷萃取剂；R₄NOH表示氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂，R₄NCl表示氯根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂，下标“o”表示有机相，下标“a”表示水相，下标“s”表示固态的树脂相。本发明通过反应式(2)和(3)实现取代乙酸和有机磷复合有机相的钇皂化。由反应式(2)和(3)可知，本发明是通过水溶液中的氯离子与氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂中的氢氧根发生交换作用来促进钇离子与取代乙酸和酸性磷萃取剂的皂化反应。

本发明取代乙酸和有机磷复合有机相的钇皂化方法具体通过以下工艺方案来实现。

控制氯化钇的摩尔数与复合酸性萃取剂的摩尔数之比为0.20:1～0.30:1、氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相对氯离子的总交换摩尔数与氯化钇的摩尔数之比为7:1～9:1；在皂化反应器中依次加入含有0.6M～1.0M取代乙酸、0.02M～0.08M酸性有机磷萃取剂及体积百分数为10％～20％仲辛醇的未负载复合有机相，pH为1～3及钇浓度为0.6M～1.2M的氯化钇水溶液，相对氯离子的有效交换容量为3mol/kg～5mol/kg及平均粒径为0.4mm～0.6mm的氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂。室温下充分搅拌40min～60min后，静置分层。上层为钇皂化取代乙酸和有机磷复合有机相，中层为水相，下层为固态的强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相。放出水相和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相，获得钇皂化取代乙酸和有机磷复合有机相，其皂化率为60％～90％。

所述的复合酸性萃取剂的摩尔数是指复合有机相中取代乙酸的摩尔数与酸性有机磷萃取剂的摩尔数之和；