一種確定鋰離子萃取速率方程的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及萃取【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種確定鋰離子萃取速率方程的方法。具體為使萃取劑逐滴進(jìn)入含鋰、鐵離子的萃取原液中，并逐滴溢升至所述萃取原液液面積聚形成萃取層；記錄所述萃取劑液滴溢出的數(shù)目以及所述萃取劑液滴經(jīng)過(guò)所述萃取原液的運(yùn)行時(shí)間；收集所述萃取層并測(cè)定所述萃取層的總體積；采用鹽酸對(duì)所述萃取層進(jìn)行反萃取處理，然后測(cè)定所述萃取層中的鋰離子濃度；取所述萃取原液中鋰或鐵離子初始物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)值、或所述萃取劑中磷酸三丁酯的初始物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)值，與所述萃取速率的對(duì)數(shù)值進(jìn)行線性擬合，確定萃取速率方程。本發(fā)明采用上升液滴法考察了萃取原液離子濃度對(duì)萃取劑萃取過(guò)程的影響，求得了萃取速率方程。
【專利說(shuō)明】一種確定鋰離子萃取速率方程的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及萃取【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是對(duì)萃取機(jī)理的研究以及萃取速率常數(shù)及其方程的確定。

【背景技術(shù)】
[0002]鋰是自然界中質(zhì)量最輕、原子半徑最小的金屬，鋰及其化合物是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中最具有意義的戰(zhàn)略資源。目前，國(guó)內(nèi)外提取鋰鹽的方法研究較多的為溶劑萃取法，上世紀(jì)七八十年代，研究者們對(duì)溶劑萃取法提鋰進(jìn)行了深入的研究，并取得了一些研究進(jìn)展，但是在工業(yè)化的過(guò)程中還是存在一些問題，這是因?yàn)閷?duì)萃取體系的機(jī)理研究還不是很透徹，比如相界面間的物質(zhì)傳遞、萃取的控制模式等方面，而萃取動(dòng)力學(xué)的研究恰恰能從機(jī)理上對(duì)萃取過(guò)程的規(guī)律進(jìn)行深入的了解。
[0003]在傳統(tǒng)研究中，研究者們著重對(duì)萃取平衡進(jìn)行研究，研究的過(guò)程中可以獲得萃取體系的一些平衡規(guī)律，并能夠確定萃合物的具體組成，但是不能確定生成萃合物的反應(yīng)機(jī)理，而只有研究萃取過(guò)程的動(dòng)力學(xué)才能確定萃取的機(jī)理。因此，溶劑萃取動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)于深入了解萃取機(jī)理，選擇最優(yōu)萃取工藝，優(yōu)化萃取條件和豐富萃取化學(xué)的內(nèi)容都具有十分重要的意義。近年來(lái)，溶劑萃取動(dòng)力學(xué)的研究日益受到人們的重視。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明采用上升液滴法研究從鹽湖鹵水體系中萃取鋰的動(dòng)力學(xué)機(jī)理，以期找到影響鋰萃取的主要因素，求得了萃取原液中各因素的萃取級(jí)數(shù)和萃取速率方程。
[0005]這種確定鋰離子萃取速率方程的方法，包括如下步驟:
[0006]步驟一:使萃取劑逐滴進(jìn)入含鋰、鐵離子的萃取原液中，并逐滴溢升至所述萃取原液液面積聚形成萃取層；記錄所述萃取劑液滴溢出的數(shù)目以及所述萃取劑液滴經(jīng)過(guò)所述萃取原液的運(yùn)行時(shí)間；所述萃取劑為磷酸三丁酯(簡(jiǎn)稱TBP)及其溶劑的混合物；
[0007]步驟二:收集所述萃取層并測(cè)定所述萃取層的總體積；采用鹽酸對(duì)所述萃取層進(jìn)行反萃取處理，然后測(cè)定所述萃取層中的鋰離子濃度；
[0008]步驟三:分別使若干組鋰或鐵離子初始物質(zhì)的量濃度不同的萃取原液、或磷酸三丁酯的初始物質(zhì)的量濃度不同的萃取劑，在若干個(gè)柱高不等的萃取柱中重復(fù)所述步驟一和步驟二，通過(guò)改變萃取柱的長(zhǎng)度來(lái)獲得萃取劑在萃取原液中不同的運(yùn)行時(shí)間；使所述運(yùn)行時(shí)間和所述萃取層中鋰離子的物質(zhì)的量濃度進(jìn)行線性擬合，從而得到萃取速率R ;
[0009]

【權(quán)利要求】
1.一種確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一:使萃取劑逐滴進(jìn)入含鋰、鐵離子的萃取原液中，并逐滴溢升至所述萃取原液液面積聚形成萃取層；記錄所述萃取劑液滴溢出的數(shù)目以及所述萃取劑液滴經(jīng)過(guò)所述萃取原液的運(yùn)行時(shí)間；所述萃取劑為磷酸三丁酯及其溶劑的混合物； 步驟二:收集所述萃取層并測(cè)定所述萃取層的總體積；采用鹽酸對(duì)所述萃取層進(jìn)行反萃取處理，然后測(cè)定所述萃取層中的鋰離子濃度； 步驟三:分別使若干組鋰或鐵離子初始物質(zhì)的量濃度不同的萃取原液、或磷酸三丁酯的初始物質(zhì)的量濃度不同的萃取劑，在若干個(gè)柱高不等的萃取柱中重復(fù)所述步驟一和步驟二，通過(guò)改變萃取柱的長(zhǎng)度來(lái)獲得萃取劑在萃取原液中不同的運(yùn)行時(shí)間；使所述運(yùn)行時(shí)間和所述萃取層中鋰離子的物質(zhì)的量濃度進(jìn)行線性擬合，從而得到萃取速率R ;
其中，Vg為萃取層的總體積,單位為mL ；N為溢出萃取劑液滴的數(shù)目；C。為萃取層中鋰離子的物質(zhì)的量濃度，單位為mol/L ；t為萃取劑經(jīng)過(guò)萃取原液的運(yùn)行時(shí)間，單位為s ； 步驟四:取所述萃取原液中鋰或鐵離子初始物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)值、或所述萃取劑中磷酸三丁酯的初始物質(zhì)的量濃度的對(duì)數(shù)值，與所述萃取速率的對(duì)數(shù)值進(jìn)行線性擬合，確定萃取速率方程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，控制所述萃取劑的溢出速度為90~110滴/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，所述步驟二中收集的萃取層體積為5~7ml。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，所述萃取原液含有濃度為I~1.6mol/L的鋰離子；濃度為0.06~1.2mol/L的鐵離子；所述萃取原液氫離子濃度為0.04~0.15mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，所述萃取劑是磷酸三丁酯與其溶劑磺化煤油的混合物；所述磷酸三丁酯的濃度為2~4mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，所述萃取原液中氯離子濃度大于7mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的確定鋰離子萃取速率方程的方法，其特征在于，所述反萃取處理為:采用6mol/L的鹽酸，按照萃取層與鹽酸的體積比為1:2進(jìn)行反萃取。
【文檔編號(hào)】C22B26/12GK104178646SQ201410459628
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】李麗娟, 李慧芳, 時(shí)東, 李晉峰, 宋富根, 聶峰, 張利誠(chéng), 姬連敏, 彭小五, 曾忠民, 宋雪雪 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所