一種制備高純碳酸銣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用雙極膜電滲透技術(shù)萃取金屬離子進(jìn)而生成高純無機(jī)金屬化合物 的方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用含銣廢液為原料，通過使用雙極膜電滲透技術(shù)制備高 純碳酸銣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有制備高純碳酸銣的方法，要得到高純的產(chǎn)品，首先要使用傳統(tǒng)萃取方式經(jīng)過 幾十甚至上百級(jí)的萃取，萃取效率低，萃取劑浪費(fèi)嚴(yán)重，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且在分離有機(jī)溶劑與反 萃液時(shí)，由于兩相很難分離干凈，反萃液經(jīng)過濃縮結(jié)晶后的濕料只經(jīng)過簡(jiǎn)單的高溫灼燒不 可能得到高純碳酸銣。本申請(qǐng)擬使用雙極膜和陽離子交換膜組合萃取與反萃，萃取相與反 萃取相不直接接觸，反萃液經(jīng)過濃縮結(jié)晶后的濕料只需經(jīng)過高溫灼燒后就可以實(shí)現(xiàn)制備高 純碳酸銣，現(xiàn)有技術(shù)中尚無相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 使用傳統(tǒng)的萃取方式萃取銣，要得到高純碳酸銣產(chǎn)品還需要很多化工操作步驟。 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單、直接制備高純碳酸銣 的方法，本方法為一種新型的萃取方法，該方法使用雙極膜和陽離子交換膜組合萃取與反 萃取，實(shí)現(xiàn)了制備高純碳酸銣的目的，減少了有機(jī)萃取劑的浪費(fèi)，避免了環(huán)境污染，同時(shí)得 到高純產(chǎn)品，操作安全簡(jiǎn)便，工藝流程簡(jiǎn)單，適合工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)。
[0004] -種制備高純碳酸銣的方法，所述方法以含銣廢液為原料，所述含銣廢液為銫榴 石酸浸液萃銫后的廢液和/或銣鹽生產(chǎn)中的母液；
[0005] 所述方法的步驟如下：
[0006] A、制備待萃取液
[0007] (1)將含銣廢液濃縮至Rb元素的質(zhì)量百分比濃度為15~25%的濃縮液；
[0008] (2)除鎂、鐵：向步驟⑴所得濃縮液中加入石灰衆(zhòng)，調(diào)節(jié)pH至11以上，攪拌五分 鐘以上，然后靜置反應(yīng)半小時(shí)以上，過濾；
[0009] (3)除鋁、鈣、鋇：向步驟⑵所得濾液中加入稀硫酸溶液（5%~15% )，調(diào)節(jié)pH 至6. 0~6. 5,攪拌五分鐘以上，然后靜置反應(yīng)半小時(shí)以上，過濾；
[0010] (4)進(jìn)一步除鈣：向步驟⑶所得濾液中加入碳酸鈉溶液（5%~10% )，調(diào)節(jié)pH 至7. 5~8. 0,攪拌五分鐘以上，然后靜置反應(yīng)半小時(shí)以上，過濾，得待萃取液；
[0011] B、利用電萃取裝置從待萃取液中萃取銣制備乙酸銣反萃液
[0012] 所述電萃取裝置由兩個(gè)以上操作單元并流組成，所述兩個(gè)以上優(yōu)選為2~15個(gè)。
[0013] 在電萃取裝置中，每個(gè)所述操作單元是由三張雙極膜與兩張陽離子交換膜交叉設(shè) 置組成；每個(gè)所述操作單元指從第一張雙極膜陽面開始，到第三張雙極膜陰面結(jié)束之間的 區(qū)域；每?jī)蓚€(gè)相鄰操作單元共用一張雙極膜。
[0014] 如圖1，每個(gè)所述操作單元分為〈一〉、〈二 >、〈三〉、〈四〉四室，〈一〉室為第一 張雙極膜陽面與第一張陽離子交換膜一面之間的空間；〈二〉室為第一張陽離子交換膜另 一面和第二張雙極膜陰面之間的空間，〈三〉室為第二張雙極膜陽面與第二張陽離子交換 膜一面之間的空間，〈四〉室為第二張陽離子交換膜另一面與第三張雙極膜陰面之間的空 間；
[0015] 所述待萃取液從待萃取液槽流出，通過并流的第一個(gè)操作單元的〈一〉室底部的 管道泵入〈一〉室，萃取廢液通過并流的第一個(gè)操作單元的〈一〉室頂部的管道流出；
[0016] 在每個(gè)所述操作單元的〈二〉室和〈三〉室之間循環(huán)流動(dòng)的溶液是由萃取劑、稀 釋劑和純水組成的混合液；
[0017] 如圖2,在步驟B生產(chǎn)開機(jī)前，電萃取裝置中，每個(gè)所述操作單元的〈二〉室和〈三 >室均注滿由萃取劑、稀釋劑和純水組成的混合液，每個(gè)所述操作單元的〈二〉室和〈三〉 室通過泵的帶動(dòng)形成自循環(huán)體系，循環(huán)流向由〈二〉室底部順著管道到〈三〉室，再由〈三 >室頂部順著管道到〈二〉室；除了第一個(gè)操作單元的〈一〉室和最后一個(gè)操作單元的〈四 >室以外，其余〈一〉室和〈四〉室均充滿乙酸溶液，相鄰兩操作單元的〈四〉室和〈一〉 室也通過泵的帶動(dòng)形成自循環(huán)體系，循環(huán)流向由上一操作單元〈四〉室底部順著管道到下 一操作單元〈一〉室，再由該〈一〉室頂部順著管道到上一操作單元〈四〉室。
[0018] 所述混合液為t-BAMBP(4-叔丁基-2- (a-甲芐基）酚）的磺化煤油溶液與純水 的混合液，其中，t-BAMBP的磺化煤油溶液中t-BAMBP濃度為1~1. 2mol/L，t-BAMBP的磺 化煤油溶液與純水體積比為10~15:1。
[0019] 此外，第一個(gè)操作單元的〈一〉室底部和頂部的管道均與待萃取液槽連通，在閥門 和泵的作用下形成一個(gè)循環(huán)體系，保證了待萃取液中的銣最大程度上被萃取，循環(huán)流向由 待萃取液槽順著管道到第一個(gè)操作單元〈一〉室底部，由第一個(gè)操作單元〈一〉室頂部再 進(jìn)入待萃取液槽內(nèi)，同時(shí)在連接待萃取液槽與第一個(gè)操作單元〈一〉室底部的管道上開口 并接了支管，該支管在閥門的控制下用于電萃取結(jié)束后排放萃取廢液；
[0020] 最后一個(gè)操作單元的〈四〉室底部和頂部分別通過管道與乙酸槽連通，在閥門和 泵的作用下形成一個(gè)循環(huán)體系，保證了反萃液中的乙酸最大程度上得到利用，循環(huán)流向由 乙酸槽順著管道到最后一個(gè)操作單元〈四〉室頂部，由最后一個(gè)操作單元〈四〉室底部再 進(jìn)入乙酸槽內(nèi)，同時(shí)在連接乙酸槽與最后一個(gè)操作單元〈四〉室底部的管道上開口并接了 支管，該支管在閥門的控制下用于電萃取結(jié)束后排放反萃取液。
[0021] 在步驟B生產(chǎn)開機(jī)前，所述乙酸槽中盛放有乙酸溶液，乙酸槽中盛放的乙酸溶液 中乙酸與待萃取液中銣的摩爾比為（1. 5~2. 5) :1 ;
[0022] 所述乙酸溶液為質(zhì)量百分比為5~10 %的AR級(jí)乙酸溶液；
[0023] 所述電萃取裝置在萃取過程中，各雙極膜所通直流跨膜電壓為0. 6~1. 6V;電流 密度為40~80mA/cm2;第一個(gè)操作單元〈一〉室底部管道的待萃取液入口流速為0. 8~ 1. 2m3/h;由每個(gè)操作單元〈二〉室和〈三〉室組成的自循環(huán)體系流速為0. 5~1. 0m3/h;除 第一個(gè)操作單元〈一〉室和最后一個(gè)操作單元〈四〉室以外，由剩余〈四〉室和其下一操 作單元的〈一〉室形成的自循環(huán)體系流速為0. 4~0. 8m3/h;最后一個(gè)操作單元〈四〉室的 反萃液入口反萃液流速為0. 5~0. 8m3/h;所述電萃取裝置中每張雙極膜和陽離子交換膜 的膜尺寸均為800mmX1600mm，有效膜面積均為0. 8m2,組成各"室"的兩種膜的間距為40~ 200_。電萃取裝置循環(huán)萃取時(shí)間為待萃取液循環(huán)一次所需時(shí)間3~5倍時(shí)長。
[0024] 步驟B生產(chǎn)開機(jī)后，從第一個(gè)操作單元開始，按照待萃取液的流向順序依次打開 電萃取裝置中除了萃取廢液出口閥門和乙酸銣反萃液出口閥門以外的所有閥門；然后從 第一個(gè)操作單元開始，按照待萃取液的流向順序?qū)⑺械谋弥饌€(gè)開啟，在最后一個(gè)泵開啟 4_8h后，從第一個(gè)操作單元開始，按照待萃取液的流向順序逐個(gè)關(guān)閉泵，待最后一個(gè)泵關(guān)閉 后，同樣按照從第一個(gè)操作單元開始，按照待萃取液的流向順序關(guān)閉除了第一個(gè)操作單元〈 一〉室和最后一個(gè)操作單元〈四〉以外的所有開啟了的閥門；打開萃取廢液出口閥門排放 廢液，廢液進(jìn)入回收池；打開反萃液出口閥門，收集乙酸銣反萃液。
[0025] 步驟B利用所述電萃取裝置從待萃取液中萃取銣制備乙酸銣反萃液的原理說明 如下：
[0026] 如圖1所示，在電萃取裝置的一個(gè)操作單元中，含銣待萃取液在〈一〉室入口泵的 作用下進(jìn)入〈一〉室，銣離子透過陽離子交換膜到達(dá)〈二〉室；〈二〉室和〈三〉室里是配 置好的由萃取劑、稀釋劑和純水組成的混合液，該混合液通過泵的帶動(dòng)形成一個(gè)從〈二〉室 出口流入〈三〉室入口，再從〈三〉室出口流入〈二〉室入口的一個(gè)自循環(huán)過程。
[0027] 由于在〈二〉室的雙極膜陰面解離出OH_離子，因此〈二〉室顯堿性，與萃取劑ROH 解離出的H+中和，會(huì)促使陽離子Rb+與萃取劑形成萃合物RbOR? 2ROH;萃取液通過泵的帶 動(dòng)循環(huán)進(jìn)入〈三〉室，在〈三〉室雙極膜的陽面解離出H+，使萃合物RbOR? 2R0H與H+進(jìn)行 交換生成R0H和Rb+，Rb+透過陽離子交換膜進(jìn)入〈四〉室，萃取劑R0H通過循環(huán)又回到了〈 二〉室；在〈四〉室雙極膜陰面解離出的OF離子與〈四〉室中通過泵打入的反萃液（乙 酸溶液）解離出的H+中和，促使乙酸根與進(jìn)入〈四〉室的Rb+結(jié)合生成乙酸銣溶液，乙酸銣 溶液通過〈四〉室出口流出，即為乙酸銣反萃液，該乙酸銣反萃液是乙酸銣和乙酸的混合溶 液。
[0028] C、乙酸銣反萃液制備碳酸銣
[0029] (1)將乙酸銣反萃液加熱蒸發(fā)濃縮至350_355°C，停止加熱，冷卻后得乙酸銣晶 體。
[0030] (2)將步驟（1)所得乙酸銣晶體在真空馬弗爐內(nèi)630~680°C溫度下通氬氣烘干 分解5h以上，得高純碳酸銣。
[0031] (3)將步驟（2)烘干分解產(chǎn)生的丙酮?dú)怏w通過管道導(dǎo)入純水中得到丙酮的水溶 液。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下：
[0033] 1、萃取相與反萃取相沒有直接接觸，不需要像傳統(tǒng)萃取一樣萃取后用水反復(fù)沖洗 有機(jī)相，兩相分離干凈且節(jié)約了大量水資源。
[0034]