本發(fā)明涉及一種制備高純氯化鋁的萃取新方法，具體用于萃取提純研究，屬于萃取提純方法研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著對(duì)原料氯化鋁純度的要求越來(lái)越高，因此將現(xiàn)有的工業(yè)原料氯化鋁進(jìn)行提純顯得尤為重要。而鐵雜質(zhì)是氯化鋁中常見(jiàn)且不易去除的雜質(zhì)。萃取在分離純化行業(yè)具有重要作用，人們對(duì)萃取純化進(jìn)行了大量的研究，但面對(duì)氯化鋁中痕量鐵雜質(zhì)的去除，沒(méi)有方便有效的萃取方法。該萃取純化的方法對(duì)工業(yè)氯化鋁中痕量鐵雜質(zhì)的萃取純化具有很高的實(shí)用價(jià)值和意義，對(duì)氯化鋁溶液中Ca²⁺、Zn²⁺的去除也具有重要應(yīng)用。

研究氯化鋁純化的方法主要有陰離子樹(shù)脂吸附法、無(wú)水氯化鋁升華法、溶液重結(jié)晶法等。但這些方法一般是操作復(fù)雜、設(shè)備要求高、除鐵效果不佳，很難達(dá)到高純的要求。

為提高氯化鋁的純度，降低氯化鋁中的鐵雜質(zhì)含量，甚至將鐵接近除盡，許多工作者進(jìn)行了大量研究。Cui Li等使用Aliquat336萃取含鋁煤礦廢棄物中的鐵，萃取后六水氯化鋁中鐵含量低于0.005%；魏存弟等使用磷酸、乙酰胺等萃取劑，制備的結(jié)晶氯化鋁中雜質(zhì)氯化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.2-0.3%；Wang XingYao等采用N₂₃₅萃取 15g·dm^-3 Fe³⁺，32 g·dm^-3 Al³⁺， 40 g·dm^-3 Ca²⁺ 溶液中的鐵，其中鹽酸濃度是3 mol·dm^-3 ，萃取后溶液中三價(jià)鐵離子的含量是0.0165 g·dm^-3。上述萃取體系存在易乳化、萃取劑流失等問(wèn)題，達(dá)不到高純氯化鋁生產(chǎn)工藝對(duì)鐵含量的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制備高純氯化鋁的萃取新方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)含鐵氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵時(shí)效率低、成本高的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備高純氯化鋁的萃取新方法，包括如下步驟：

（1）將待萃取的樣品用去離子水溶解，Al³⁺濃度約為1-3 mol·dm^-3，用分析純鹽酸調(diào)節(jié)溶液的鹽酸濃度約為0.01-4 mol·dm^-3；

（2）配制包括萃取劑和稀釋劑的萃取有機(jī)相，所述的萃取有機(jī)相中萃取劑的摩爾濃度為0.1-0.6 mol·dm^-3，其中萃取劑為N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺，稀釋劑選自環(huán)己烷和正十二烷；

（3）將步驟（1）得到的溶液與步驟（2）得到的萃取有機(jī)相混合以進(jìn)行萃取，達(dá)到萃取平衡后分離有機(jī)相和水相，完成一次萃取過(guò)程，所述水相為萃取后的氯化鋁溶液；

（4）將分離后的水相繼續(xù)與步驟（2）得到的萃取有機(jī)相混合以進(jìn)行萃取，達(dá)到萃取平衡后分離有機(jī)相和水相，如此繼續(xù)重復(fù)萃取后，所得水相為多次連續(xù)萃取后的氯化鋁溶液；

（5）將步驟（3）和步驟（4）的萃取后的有機(jī)相與堿溶液混合，并用酸洗，進(jìn)行反萃取以回收有機(jī)相。

在本發(fā)明中，步驟（1）為原始水相的配制，將含鐵的氯化鋁樣品用去離子水溶解，或加入一定量的鐵以配制高含量鐵雜質(zhì)的氯化鋁溶液。用鹽酸調(diào)節(jié)氯化鋁溶液的pH值，鹽酸優(yōu)選濃鹽酸。

在本發(fā)明中，步驟（2）為配制有機(jī)相的步驟。所述萃取劑的摩爾濃度為0.1-0.6 mol·dm^-3。該萃取有機(jī)相可以包括萃取劑和環(huán)己烷。該萃取有機(jī)相可以包括萃取劑和正十二烷。萃取劑為N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺。配置的方法沒(méi)有特別限制。

在本發(fā)明中，步驟（3）為萃取步驟。其中，所述萃取有機(jī)相與水相的體積比可以為1:1，可以為1:2。

在本發(fā)明中，在步驟（3）中，萃取溫度為20-30℃，萃取時(shí)間可以為0.5-2.0小時(shí)。優(yōu)選萃取溫度可以為25℃，萃取時(shí)間可以為0.5小時(shí)。

在本發(fā)明中，步驟（3）中，將萃取后的有機(jī)相和水相在萃取裝置中混合、轉(zhuǎn)移到分液裝置中靜置后，有機(jī)相和水相分為上下兩層。將下層水相放出收集，為萃取后的氯化鋁溶液。

在本發(fā)明中，步驟（4）為多次連續(xù)萃取，得到的水相為多次連續(xù)萃取后的氯化鋁溶液。

在本發(fā)明中，步驟（5）為反萃取步驟。將步驟（3）和步驟（4）中萃取后的有機(jī)相與碳酸鈉溶液混合，進(jìn)行反萃取以回收有機(jī)相。碳酸鈉溶液的濃度可以為0.1-1 mol·dm^-3。鹽酸溶液的濃度可以為1-5 mol·dm^-3。

在本發(fā)明中，步驟（5）可以在分液漏斗中進(jìn)行。將萃取后的有機(jī)相先與碳酸鈉溶液混合，然后攪拌0.3-3小時(shí)。靜置分層后，分離有機(jī)相和水相。分離得到的有機(jī)相再與鹽酸溶液混合，然后攪拌0.3-1小時(shí)。靜置分層后，分離有機(jī)相和水相。分離得到的有機(jī)相可以作為新的有機(jī)相重復(fù)利用。

采用本發(fā)明的方法對(duì)含鐵的氯化鋁溶液進(jìn)行除鐵處理，減少了萃取劑的使用，有效萃取氯化鋁溶液中的鐵雜質(zhì)。

有益效果

本發(fā)明利用N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺作為萃取劑利用萃取法萃取氯化鋁溶液中的鐵雜質(zhì)，萃取劑分子量大，不溶于水，不流失；萃取后的溶液中的鐵含量低于檢測(cè)儀器的檢測(cè)限，電感耦合等離子光譜儀測(cè)定鐵含量的檢測(cè)下限為4.6×10^-7g·dm^-3。萃取效果顯著優(yōu)于目前的報(bào)道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。

實(shí)施例1

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為0.01 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例2

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為0.39 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例3

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例4

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為3.15 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例5

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.1 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例6

配制氯化鋁含量為2.0mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.4 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例7

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.6 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:1的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取槽中攪拌0.5小時(shí)。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。離心分離時(shí)，離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是5000轉(zhuǎn)/分鐘。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表1。

實(shí)施例8

配制氯化鋁含量為1.5 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為8.86×10^-3g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:2的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取裝置中攪拌0.5小時(shí)。攪拌結(jié)束后將混合液轉(zhuǎn)移到分離裝置中，靜置分層后，將水相使用萃取裝置收集，加入水相體積一半的新有機(jī)相繼續(xù)萃取，如此連續(xù)萃取4次。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。萃取后的有機(jī)相收集，待回收處理。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表2。

實(shí)施例9

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為3.2×10^-2g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。使用反萃回收的0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的環(huán)己烷有機(jī)相。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:2的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取裝置中攪拌0.5小時(shí)。攪拌結(jié)束后將混合液轉(zhuǎn)移到分離裝置中，靜置分層后，將水相使用萃取裝置收集，加入水相體積一半的新有機(jī)相繼續(xù)萃取，如此連續(xù)萃取4次。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。萃取后的有機(jī)相收集，待回收處理。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表2。

實(shí)施例10

配制氯化鋁含量為2.0 mol·dm^-3，鐵雜質(zhì)含量為0.17g·dm^-3，鹽酸濃度為1.18 mol·dm^-3的氯化鋁溶液作為水相。配制0.2 mol·dm^-3 N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺的正十二烷有機(jī)相。備用。

將上述萃取有機(jī)相和水相分別按1:2的體積比混合，控制萃取溫度為25℃，在萃取裝置中攪拌0.5小時(shí)。攪拌結(jié)束后將混合液轉(zhuǎn)移到分離裝置中，靜置分層后，將水相使用萃取裝置收集，加入水相體積一半的新有機(jī)相繼續(xù)萃取，如此連續(xù)萃取4次。通過(guò)離心將兩相分離，取水相測(cè)定其含鐵量，計(jì)算相應(yīng)體系的萃取率。萃取后的有機(jī)相收集，待回收處理。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表2 。

實(shí)施例11

將萃取后的有機(jī)相加入分液裝置，加入有機(jī)相一半體積的0.2 mol·dm^-3碳酸鈉溶液進(jìn)行混合，然后攪拌0.3小時(shí)。靜置分層后，棄掉水相。再加入相同體積的碳酸鈉溶液進(jìn)行同樣處理，如此重復(fù)兩次。分離得到的有機(jī)相再與2 mol·dm^-3的鹽酸溶液混合，然后攪拌0.3小時(shí)。靜置分層后，棄掉水相。再加入相同體積的碳酸鈉溶液進(jìn)行同樣處理，如此重復(fù)兩次。分離得到的有機(jī)相可以作為新的有機(jī)相重復(fù)利用。

實(shí)施例9所用的萃取有機(jī)相是反萃后回收利用的有機(jī)相。

具體工藝參數(shù)和產(chǎn)物性能見(jiàn)表2。

對(duì)上述實(shí)施例1至10中含鐵氯化鋁溶液的除鐵效果進(jìn)行表征，表征方法為：

對(duì)實(shí)施例1-7采用可見(jiàn)分光光度法，對(duì)實(shí)施例8至10采用電感耦合等離子光譜儀測(cè)定溶液中的鐵離子含量。表征結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1

表2