探析含镁卤水中硼酸络合萃取过程研究

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1、河北工业大学博士学位论文含镁卤水中硼酸络合萃取过程研究姓名：吕建华申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：李春利20081101河北工业大学博士学位论文含镁卤水中硼酸络合萃取过程研究摘要本文以异辛醇为络合剂，甲苯为稀释剂，对从强酸性高镁低硼卤水中络合萃取硼酸的过程进行了研究，建立了硼酸络合萃取液-液平衡模型，并开发了低浓度硼酸的络合萃取工艺。论文研究了络合剂异辛醇浓度、不同稀释剂（煤油、甲苯、甲基苯酚）对萃取率、分配系数和分相时间的影响，当甲苯作为稀释剂，络合剂异辛醇浓度为0.5（v/v）时萃取效果最好。采用络合

2、剂浓度0.5（v/v），萃取相比O/A=1:1(有机相:水相)，研究了卤水溶液-1pH值和镁离子浓度对萃取相平衡的影响，当pH＜3，且镁离子浓度在3.3mol·L以上时，硼酸在两相中的分配系数较大，有利于硼酸络合萃取过程的进行。同时采用纯水对萃取剂的再生进行了研究，确定了相比A/O=0.7:1（水相:有机相）、六级逆流萃取的再生条件。采用了红外光谱和斜率法相结合的分析手段，对于硼酸络合萃取机理进行了研究。首先采用红外光谱定性分析了萃合物的组分，然后采用斜率法确定了萃合物的组成。结果表明：异辛醇和甲苯组成的络合萃取剂

3、对硼酸没有物理萃取能力，只有化学萃取能力，即通过异辛醇与硼酸发生酯化反应，生成硼酸异辛酯，硼酸异辛酯溶于有机相，来完成硼酸的萃取；而且萃合物只包括硼酸单异辛酯和硼酸二异辛酯，且相比越大，卤水中镁离子浓度越高，萃合物中硼酸二异辛酯所占的比例越大。应用热力学基本原理，从基本电解质溶液理论出发，建立了强酸性高镁低硼条件下异辛醇络合萃取硼酸的液-液平衡模型，回归了交互作用参数。应用此模型模拟了四级和八级错流萃取过程，以及八级逆流萃取过程，模型计算结果与实验值偏差不大于5%，验证了模型了可靠性。在机理研究的基础上，开发了从强

4、酸性高镁低硼卤水中络合萃取硼酸的工艺流程，模-1拟结果表明此工艺可以将卤水中硼含量降低到30mg·L（以B2O3计）以下，使卤水达到生产高品质氧化镁材料的要求，同时回收了硼酸，实现了卤水资源的综合利用。关键词：硼酸，镁离子，卤水，异辛醇，络合萃取，盐析效应，液-液平衡，模拟i含镁卤水中硼酸络合萃取过程研究STUDYONTHEBORICACIDCOMPLEXATIONEXTRACTIONPROCESSOFMAGNESIUMBRINEABSTRACTTheboricacidcomplexationextractionf

5、romstrongacidbrinewithhighconcentrationofmagnesiumandlowconcentrationofboronwasstudiedbyusingisooctylalcoholascomplexingagentandtolueneasdilutionagent.Aliquid-liquidequilibriummodelofboricacidcomplexationextractionwasestablishedandthecomplexationextractionproc

6、esswasdevelopedforlowconcentrationofboricacidextraction.Theeffectsofconcentrationofcomplexingagentisooctylalcoholanddifferentdilutionagents(kerosene,tolueneandmethyl-phenol)onextractionefficiency,coefficientofdistributionandphasesplittingtimewereinvestigated.T

7、hebestextractionresultwasachievedwithtolueneasdilutionagentandtheconcentrationofcomplexingagentisooctylalcoholof0.5(v/v).Undertheconditionsof0.5(v/v)isooctylalcoholsandextractionphaseratioO/A=1:1(organicphase:aqueousphase),theeffectsofpHvalueofbrineandmagnesiu

8、mionconcentrationonextractionphaseequilibriumwerealsostudied.TheboricacidcomplexationextractionispromotedasthepH<3andtheconcentrationofmagnesianionis-1morethan3.3mol·L,whilethepart