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二氮杂四氢吡咯[3,4,0]吡啶-3,4-二酮类及N,N,N',N'-四丁基-3-氧-戊二酰胺萃取重金属研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 立题依据

1.2 萃取剂的发展概述

1.2.1 含磷类萃取剂的进展

1.2.2 有机羧酸和螯合萃取剂

1.2.3 胺类萃取剂

1.2.4 酰胺类萃取剂

1.3 研究工作的提出及目的

第二章 二氮杂四氢吡咯[3,4,0]吡啶-3,4-二酮及N,N,N',N'-四丁基-3-氧-戊二酰胺的合成与表征

2.1 试剂及仪器

2.2 二氮杂四氢吡咯[3,4,0]吡啶-3,4-二酮的合成及表征

2.2.1 反丁烯二酸二乙酯的合成及表征

2.2.2 反丁烯酰胺的合成的合成及表征

2.2.3 反丁烯二腈的合成的合成及表征

2.2.4 2-乙基(1',2'-二氰基)丙二酸二乙酯的合成及表征

2.2.5 二氮杂四氢吡咯[3,4,0]吡啶-3-4-二酮合成及表征

2.3 N,N,N',N'-四丁基-3-氧戊二酰胺的合成及表征

2.3.1 二甘酸的合成

2.3.2 二甘酰氯的合成

2.3.3 N,N,N',N'-四丁基-3-氧戊二酰胺的合成

2.3.4 N,N,N',N'-四丁基-3-氧戊二酰胺的表征

第三章 盐酸体系中N,N,N',N'-四丁基-3-氧-戊二酰胺对Fe3+的萃取研究

3.1 实验部分

3.1.1 试剂与仪器

3.1.2 实验准备

3.1.3 操作步骤

3.2 结果与讨论

3.2.1 水相盐酸浓度对TBODGA萃取Fe3+分配比的影响

3.2.2 萃取剂浓度对TBODGA萃取Fe3+分配比的影响

3.2.3 温度对TBODGA萃取Fe3+分配比的影响

3.3 总结

第四章 不同稀释剂中N,N,N',N'-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBODGA)萃取Fe3+的研究

4.1 实验部分

4.1.1 试剂与仪器

4.1.2 实验准备

4.2 结果与讨论

4.2.1 不同稀释剂中水相盐酸浓度对分配比的影响

4.2.2 不同稀释剂中萃取剂浓度对分配比的影响

4.2.3 不同稀释剂中温度对分配比的影响

4.2.4 不同稀释剂中负载有机相红外光谱

4.3 总结

第五章 N,N,N',N'-四丁基-3-氧戊二酰胺(TBODGA)萃取Pr3+和Sm3+的研究

5.1 实验部分

5.1.1 试剂与仪器

5.1.2 实验准备

5.2 结果与讨论

5.2.1 水相盐酸浓度对TBODGA萃取Pr3+、Sm3+分配比的影响

5.2.2 不同稀释剂中萃取剂浓度对萃取分配比的影响

5.2.3 不同稀释剂中温度对分配比的影响

5.2.4 不同稀释剂中负载有机相红外光谱

参考文献

致谢

附录

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摘要

有着“工业石油”之称的稀土元素,被广泛应用于电热材料、磁阻材料、储氢材料、陶瓷、玻璃工业、激光材料、催化剂、农业等领域,这就要求对稀土元素的分离提纯的研究更加深入。溶剂萃取具有分离效率高、处理容量大、便于控制等优点,被认为稀土元素分离和提纯的有效手段。萃取剂是溶剂萃取中的第一要素,双环取代酰胺作为酰胺的一种特殊类型,近年来受到人们的重视,这类酰胺在保留了N-C=O官能团的基础上,通过环结构增加了平面刚性,限制了羰基的旋转,从而可以很理想的与金属离子配位,形成稳定的配合物。这使得双环二酰胺成为今后非常值得研究的新型萃取剂。
   重金属污染的修复已成为土壤及环境科学领域的热点问题。化学萃取法是少数能彻底去除土壤中重金属的技术之一,具有高效、快速的特点。3-氧戊二酰胺对稀土的萃取已有详细的研究,但3-氧戊二酰胺对萃取铁离子等重金属的研究尚未系统报道。
   针对以上两种情况,本文主要研究了对二氮杂四氢吡咯[3,4,0]吡啶-3,4-二酮类萃取剂的合成以及N,N,N’,N’-四丁基-3-氧一戊二酰胺对铁、镨、钐等重金属萃取效果的研究,主要完成如下的工作:
   1.合成了反丁烯二酸二乙酯、富马酰胺、富马二腈、二氮杂四氢吡咯[3,4,0]吡啶-3,4-二酮,利用熔点仪、傅里叶红外光谱、核磁共振等手段对产品的性质和结构进行了表征。
   2.合成了N,N,N’,N’-四丁基-3-氧一戊二酰胺,利用高效液相色谱、傅里叶红外光谱、核磁共振等手段对产品的性质和结构进行了表征。
   3.研究了N,N,N’,N’-四丁基-3-氧一戊二酰胺在盐酸介质中萃取Fe3+的机理和性能,考察了萃取剂浓度、盐酸浓度、温度等因素对萃取分配比的影响,通过红外谱图对配位情况进行了分析。
   4.分别以二甲苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、环己烷、煤油:正辛醇=8:2为稀释剂,考察了稀释剂对萃取Fe3+的影响,萃取效果依次为:二甲苯>环己烷>甲苯>四氯化碳>煤油.辛醇(8:2)>氯仿。随着盐酸浓度的增大萃取分配比增加,在不同的稀释剂中,萃合物结构不同。
   5.分别以二甲苯、甲苯、氯仿、环己烷、煤油:正辛醇=8:2为稀释剂,考察了稀释剂对萃取Pr3+ Sm3+的影响。得出结论:在以煤油:正辛醇=8:2为稀释剂时,对Pr3+ Sm3+的萃取效果明显好于在其他稀释剂中的萃取效果。
   6.温度对萃取分配比的影响证明萃取反应是放热反应,低温有利于萃取。

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