新型叔胺类萃取剂的设计、合成及其对硫酸的萃取研究

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我国每年产生的废酸溶液超过千万吨,而传统的处理方法(包括中和法、浓缩法、蒸发法和膜分离法)面临高成本,高能耗,并易导致二次污染。溶剂萃取法作为一种新型的处理废酸的方法,使用可循环利用的萃取剂将废酸萃取回收,不仅从源头上减少了污染,而且实现资源的最大化利用,这对实现我国十三五规划中节能减排的目标具有重要意义。  目前使用的有机萃酸剂主要为三(2-乙基己基)胺(TEHA),该萃酸剂通过与酸作用形成铵盐阳离子,通过其疏水基团将无机酸萃入有机相中,再经过反萃实现酸和萃取剂的再生循环。但由于该萃取剂在使用过程中存在一些不足,主要表现为萃取性能还不够理想,循环次数少,导致使用成本增加。因此,研发低成本、高效、可循环利用的萃酸剂是使用溶剂萃取法回收废酸的关键。  本课题设计并合成了一系列新型萃酸剂,然后将其用于萃取回收水溶液中的硫酸,并对萃取及反萃过程的最佳条件进行了探索。本论文包含的研究内容有:  1.以TEHA为模板化合物,通过调整引入烷基链的结构(不同长度的直链和支链),并逐步引入芳香环,设计并合成了十六种不同烷烃、芳烃取代的叔胺。  2.将上述叔胺作为萃酸剂,分别与硫酸水溶液进行萃取试验,结果表明:五种叔胺A5、A6、A7、A10和B3的萃取率和反萃率都超过现在商业上所使用的萃酸剂TEHA,其中B3的萃取及反萃性能最佳。  3.以叔胺B3作为研究对象,对萃取过程与反萃过程的最优条件进行了探索,得到的最佳萃取条件为:萃取剂与酸的当量比为1∶1.5,煤油与正辛醇的体积比为5∶2,相比(O/A)为5,25℃震荡15 min;最佳反萃条件为:相比为0.5,60℃震荡20 min; B3在优化的工艺条件循环下10次,萃取率降为78%,但反萃效率仍在90%左右,都好于对照的TEHA,是很有应用前景的工业废硫酸萃取剂。  4.鉴于B3巨大的应用潜力,本论文对其合成工艺路线进行优化,以期提高其收率,为后续的工业化应用做初步探索。实验结果表明,B3的最佳合成条件为:溴代异辛烷与二苄胺投料比为1∶1,以DMF为溶剂,三乙胺为缚酸剂,100℃反应24 h,收率可达93.3%。
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