·1472· 工程科学学报，第40卷，第12期 利用钪在焙烧过程中与硫酸形成Sc2(S0,)3,而Sc2 利于钪的回收 (S0)3溶解在溶液中，在确定的硫酸浓度、焙烧温 新型高效萃取剂是钪萃取工艺的研究重点，刘 度、焙烧时间、水浸温度、水浸时间、水浸液固体积质 建民等301采用1,10-双(1'-苯基-3'.甲基-5'氧代毗 量比的条件下，钪浸出率为93.00%以上. 唑4'-基)癸二酮为新型萃取剂，成功选择性萃取出 从浸出液中提取钪的工艺主要有溶剂萃取法、 钪：张秀英与王秀艳]发明了一种新型羧酸类萃取 离子交换法、液膜萃取法等2].溶剂萃取法是广泛 剂仲壬基苯氧基乙酸作为钪萃取剂，并研究了在盐 应用的一种工艺，具有萃取率高、成本较低等优点， 酸体系中此萃取剂对钪的萃取性能及机理，结果表 萃取剂是决定工艺效果的重要一环，目前提钪的萃 明此萃取剂在pH值为3.85时能够定量萃取钪，萃 取剂主要有中性磷类萃取剂(TBP)、酸性磷类萃取 取时发生了阳离子交换反应.徐岩冰等[]用1-苯 剂(P204、P507)、伯胺类萃取剂等：离子交换法能够 基-3-甲基4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮(PMBP)做萃取 分离一些性质类似的金属，具有操作环境好、回收率 剂萃取钪，发现其可在较低酸度下定量的萃取钪 高、稳定性好等优点，但离子交换后废水中含砷、磷 2.4.2离子交换法回收钪的研究进展 等有害离子，处理压力大，离子交换树脂容量小，浸 离子交换法是一种高效的实现钪与金属离子分 出液中钪浓度必须较低才能有效吸附，若浓度高时 离工艺，其选择性强，工艺简单，其主要技术指标为 则需要加水稀释，这进一步增加了废水量.液膜萃 交换树脂的选择性和吸附喷淋的条件，一般采用离 取法是一种基于选择性透过膜的处理方法，分离效 子交换树脂进行吸附，在吸附过程中，溶液中的目标 率高，渗透速度快，萃取和反萃取过程同时进行，具 离子可与交换树脂中的离子交换，交换后离子进入 有良好的选择性，但工业应用较少，三种方法的研究 溶液[3).萃淋树脂是一种新型离子交换树脂，吸附 进展如下 效率高且选择性强，能够显著提高钪萃取效率.阳 2.4.1溶剂萃取法回收钪的研究进展 离子交换法通常采用的离子交换剂有磺酸型、羟酸 Vanderpool发明了一种工艺，先对钨渣用足量 型、磷酸型等，阳离子交换剂易吸附稀盐酸、硫酸或 的硫酸浸煮，之后对浸出液用新型萃取剂萃取钪，此 硝酸溶液中的钪.主要有732树脂、俄罗斯的KY-1 萃取剂由二烃基磷酸和芳香族溶剂组成，能够选择 和KY-2、美国的Dowex--50等.对钪的吸附，阴离子 性萃取钪而不萃取铁和锰，有机相用碳酸铵水溶液 交换剂效果不及阳离子交换剂3)] 反萃后再用碱洗净化，最后用电解除铁[5] 美国一项关于从水溶液中析出微量钪的专利 E.O.KopoBHH依据P和5Sc的核磁共振资料 (N04816233)阐述了一种从含有其他大量金属的水 用TBΦ和TB3KC-TBΦ萃取剂从硫酸溶液中萃取 溶液中析出微量钪的方法，首先将溶液中的锰和铁 钪，这是按照在有机相中生成[Sc(S04)3]3-络合物 转化成二价，然后使溶液的pH值调节至1.9~2.1， 的水合溶剂化机制进行选择萃取的，这也为萃取提 供了一种新的思路[2] 将此溶液通过充满Amberlite IRC-7I8树脂的吸附 N1923是一种钪的有效萃取剂，同济大学刘慧 柱，99.5%的钪能够被吸附[35] 中与汤惠民[]利用N1923进行钪的萃取，在硫酸体 北京有色金属研究总院张平伟等合成C-Pso 系中采用摩尔系列法进行了研究，并计算了萃取热 萃淋树脂，研究了Cl-Po在盐酸体系统下Sc与Ti 力学函数和平衡常数K,在最优条件下进行了试验 (V)、Ca、Fe(Ⅲ)及RE,O,的分离，表明Cl-Po萃淋 结果表明萃取剂N1923在此工艺下能有效回收钪， 树脂能够有效吸附钪[36] 回收率80.00%以上.中南大学刘彩云与符剑刚2】 2.4.3液膜萃取法回收钪的研究进展 也采用了萃取剂N1923从钨渣中萃取钪，同样取得 液膜萃取法是一种膜分离技术，利用选择性透 了很好的试验效果，钪的萃取率高达96.42%，反萃 过膜作为分离介质，利用两边的浓度差、压力差、电 率也达到98.28%，钪的总萃取回收率为92.33%. 位差等使混合组分分离，这是一种简单高效的分离 丁冲等[采用先萃取锆再萃取钪工艺进行试 手段.1968年，美籍华人Li]提出了乳状液膜分离 验研究，在温度25℃条件下采用N235、TBP与磺化 法后，开始了研究热潮 煤油的体积比为15：15：70的条件下，萃取时间5 我国利用液膜萃取钪的研究集中于20世纪90 min进行锆的萃取试验，锆、钪萃取率分别为 年代，范文元与徐铜文[38]对间歇法乳状液膜提钪时 92.03%和0.96%.这证实N235、TBP联合萃取可 的众多因素进行了研究，确定了较优的膜相配方和 有效选择性将锆萃取出，而不影响钪的萃取，最终有 最适的操作条件.通过研究分析钪在液膜中的传递工程科学学报,第 40 卷,第 12 期 利用钪在焙烧过程中与硫酸形成 Sc2 (SO4 )3 ,而 Sc2 (SO4 )3溶解在溶液中,在确定的硫酸浓度、焙烧温 度、焙烧时间、水浸温度、水浸时间、水浸液固体积质 量比的条件下,钪浸出率为 93郾 00% 以上. 从浸出液中提取钪的工艺主要有溶剂萃取法、 离子交换法、液膜萃取法等[24] . 溶剂萃取法是广泛 应用的一种工艺,具有萃取率高、成本较低等优点, 萃取剂是决定工艺效果的重要一环,目前提钪的萃 取剂主要有中性磷类萃取剂(TBP)、酸性磷类萃取 剂(P204、P507)、伯胺类萃取剂等;离子交换法能够 分离一些性质类似的金属,具有操作环境好、回收率 高、稳定性好等优点,但离子交换后废水中含砷、磷 等有害离子,处理压力大,离子交换树脂容量小,浸 出液中钪浓度必须较低才能有效吸附,若浓度高时 则需要加水稀释,这进一步增加了废水量. 液膜萃 取法是一种基于选择性透过膜的处理方法,分离效 率高,渗透速度快,萃取和反萃取过程同时进行,具 有良好的选择性,但工业应用较少,三种方法的研究 进展如下. 2郾 4郾 1 溶剂萃取法回收钪的研究进展 Vanderpool 发明了一种工艺,先对钨渣用足量 的硫酸浸煮,之后对浸出液用新型萃取剂萃取钪,此 萃取剂由二烃基磷酸和芳香族溶剂组成,能够选择 性萃取钪而不萃取铁和锰,有机相用碳酸铵水溶液 反萃后再用碱洗净化,最后用电解除铁[25] . 丌. 乩. 噩剜剽剜赜刳剡 依据31 P 和45 Sc 的核磁共振资料 用 卮丌囟 和 卮兀乜噩爻鄄卮丌囟 萃取剂从硫酸溶液中萃取 钪,这是按照在有机相中生成[Sc(SO4 )3 ] 3 - 络合物 的水合溶剂化机制进行选择萃取的,这也为萃取提 供了一种新的思路[26] . N1923 是一种钪的有效萃取剂,同济大学刘慧 中与汤惠民[27]利用 N1923 进行钪的萃取,在硫酸体 系中采用摩尔系列法进行了研究,并计算了萃取热 力学函数和平衡常数 K,在最优条件下进行了试验 结果表明萃取剂 N1923 在此工艺下能有效回收钪, 回收率 80郾 00% 以上. 中南大学刘彩云与符剑刚[28] 也采用了萃取剂 N1923 从钨渣中萃取钪,同样取得 了很好的试验效果,钪的萃取率高达 96郾 42% ,反萃 率也达到 98郾 28% ,钪的总萃取回收率为 92郾 33% . 丁冲等[29]采用先萃取锆再萃取钪工艺进行试 验研究,在温度 25 益条件下采用 N235、TBP 与磺化 煤油的体积比为 15 颐 15 颐 70 的条件下,萃取时间 5 min 进 行 锆 的 萃 取 试 验, 锆、 钪 萃 取 率 分 别 为 92郾 03% 和 0郾 96% . 这证实 N235、TBP 联合萃取可 有效选择性将锆萃取出,而不影响钪的萃取,最终有 利于钪的回收. 新型高效萃取剂是钪萃取工艺的研究重点,刘 建民等[30]采用 1,10鄄双(1忆鄄苯基鄄3忆鄄甲基鄄5忆鄄氧代吡 唑鄄4忆鄄基)癸二酮为新型萃取剂,成功选择性萃取出 钪;张秀英与王秀艳[31]发明了一种新型羧酸类萃取 剂仲壬基苯氧基乙酸作为钪萃取剂,并研究了在盐 酸体系中此萃取剂对钪的萃取性能及机理,结果表 明此萃取剂在 pH 值为 3郾 85 时能够定量萃取钪,萃 取时发生了阳离子交换反应. 徐岩冰等[32] 用 1鄄苯 基鄄3鄄甲基鄄4鄄苯甲酰基鄄5鄄吡唑啉酮( PMBP) 做萃取 剂萃取钪,发现其可在较低酸度下定量的萃取钪. 2郾 4郾 2 离子交换法回收钪的研究进展 离子交换法是一种高效的实现钪与金属离子分 离工艺,其选择性强,工艺简单,其主要技术指标为 交换树脂的选择性和吸附喷淋的条件,一般采用离 子交换树脂进行吸附,在吸附过程中,溶液中的目标 离子可与交换树脂中的离子交换,交换后离子进入 溶液[33] . 萃淋树脂是一种新型离子交换树脂,吸附 效率高且选择性强,能够显著提高钪萃取效率. 阳 离子交换法通常采用的离子交换剂有磺酸型、羟酸 型、磷酸型等,阳离子交换剂易吸附稀盐酸、硫酸或 硝酸溶液中的钪. 主要有 732 树脂、俄罗斯的 KY鄄鄄1 和 KY鄄鄄2、美国的 Dowex鄄鄄50 等. 对钪的吸附,阴离子 交换剂效果不及阳离子交换剂[34] . 美国一项关于从水溶液中析出微量钪的专利 (NO4816233)阐述了一种从含有其他大量金属的水 溶液中析出微量钪的方法,首先将溶液中的锰和铁 转化成二价,然后使溶液的 pH 值调节至 1郾 9 ~ 2郾 1, 将此溶液通过充满 Amberlite IRC鄄鄄718 树脂的吸附 柱,99郾 5% 的钪能够被吸附[35] . 北京有色金属研究总院张平伟等合成 Cl鄄鄄 P350 萃淋树脂,研究了 Cl鄄鄄 P350在盐酸体系统下 Sc 与 Ti (郁)、Ca、Fe(芋)及 RExOy的分离,表明 Cl鄄鄄P350萃淋 树脂能够有效吸附钪[36] . 2郾 4郾 3 液膜萃取法回收钪的研究进展 液膜萃取法是一种膜分离技术,利用选择性透 过膜作为分离介质,利用两边的浓度差、压力差、电 位差等使混合组分分离,这是一种简单高效的分离 手段. 1968 年,美籍华人 Li [37]提出了乳状液膜分离 法后,开始了研究热潮. 我国利用液膜萃取钪的研究集中于 20 世纪 90 年代,范文元与徐铜文[38]对间歇法乳状液膜提钪时 的众多因素进行了研究,确定了较优的膜相配方和 最适的操作条件. 通过研究分析钪在液膜中的传递 ·1472·