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目录1

第一篇　萃取1

1　萃取基础和萃取剂1

1.1 溶液1

1.1.1　水溶液1

1.1.2　有机溶剂和有机溶液2

1.2　金属离子的配位化合物3

1.2.1　金属离子的水合过程3

1.2.2　金属离子配合物的形成5

1.2.3　金属离子配位化合物的结构6

1.2.4　金属配位化合物的稳定性7

1.2.5　金属的螯合物9

1.3　酸性萃取剂9

1.3.1　萃取剂概述9

1.3.2　有机磷酸萃取剂10

1.3.3　羧基酸萃取剂16

1.3.4　其他酸性萃取剂19

1.4　中性萃取剂22

1.4.1　碳氧中性萃取剂22

1.4.2　磷氧中性萃取剂23

1.4.3　含硫中性萃取剂23

1.4.4　取代酰胺萃取剂24

1.5　胺类萃取剂25

1.6　螯合萃取剂28

1.6.1　羟肟28

1.6.2　取代8-羟基喹啉29

1.6.3　β-二酮29

1.6.4　吡啶羧酸酯30

1.6.5　冠醚31

1.7　工业萃取剂的特点32

参考文献33

2　金属萃取的反应原理（一）34

2.1 酸性萃取剂的萃取反应35

2.1.1　萃取配合物的生成反应35

2.1.2　pH值对平衡的影响36

2.1.3　金属离子的萃取顺序38

2.1.4　萃取剂性质的影响41

2.2　中性萃取剂的萃取反应48

2.2.1 中性萃取剂的萃取反应49

2.2.2　溶剂和溶剂化萃取53

2.2.3　影响中性萃取剂萃取的因素54

2.3　金属阴离子配合物萃取56

2.3.1　阴离子交换56

2.3.2　季铵硫氰酸盐萃取57

2.3.3　离子缔合体萃取57

2.3.4　胺类萃取剂结构与性能的关系62

2.3.6　第三相的生成和防止67

2.3.5　稀释剂的效应67

2.4　螯合萃取69

2.4.1　螯合萃取剂的选择性69

2.4.2　含有OH基的螯合萃取剂71

2.4.3　配体交换萃取72

2.5　物理萃取73

2.6　氨—铵盐溶液中的萃取74

2.6.1　氨—铵盐溶液中的萃取平衡74

2.6.2　一般酸性萃取剂从氨溶液中萃取75

2.6.3　螯合萃取剂从氨溶液中萃取铜75

2.6.4　氨的共萃取问题77

参考文献78

3　金属萃取的反应原理（二）79

3.1　亲水性和亲油性79

3.1.1　亲水—亲油平衡数79

3.1.2　萃取剂油溶性80

3.1.3　表面过剩81

3.2　萃取和反胶团82

3.2.1　胶团和反胶团82

3.2.2　萃合物聚合和反胶团82

3.2.3　有机酸一价金属皂的反胶团84

3.3　协同萃取85

3.3.1　中性磷萃取剂和酸性萃取剂86

3.3.2　肟与酸性萃取剂88

3.3.3　螯合萃取剂和中性萃取剂88

3.3.4　两种螯合萃取剂89

3.3.5　其他协萃体系89

3.4　酸碱萃取剂耦合萃取90

3.4.1　萃取金属盐90

3.4.2　萃取酸91

3.5.1　酸性萃取剂的反萃93

3.5　反萃的化学反应93

3.5.2　金属阴配离子的反萃94

3.5.3　螯合萃合物的反萃97

3.6　水的萃取99

3.6.1　水溶解于稀释剂或溶剂99

3.6.2　水溶解于萃取剂100

3.6.3　水与酸共萃101

3.6.5　水与金属离子共萃104

3.6.4　一价阳离子有机酸皂中的水104

3.6.6　有机相夹带水105

3.6.7　水的活度及其与萃取的关系105

3.7　盐析作用107

3.7.1　同离子效应107

3.7.2　非同离子盐的盐析作用109

3.7.3　盐析作用的定量处理110

3.8　酸的萃取110

3.8.2　萃取剂结合质子的能力111

3.8.1　酸萃取反应的本质111

3.9　氰化物的萃取回收120

3.10　提高反萃液酸富集比的途径121

3.10.1　提高酸萃取率121

3.10.2　提高酸的反萃率122

3.11　氢氧化钠的萃取124

3.12　由萃取衍生的新分离技术125

3.12.1　液膜萃取125

3.12.2　超临界萃取127

3.12.3　双水相萃取132

3.13　萃取和反应的耦合过程135

3.13.1　由氯化钾制取硝酸钾135

3.13.2　用二氧化碳沉淀碳酸锶135

3.13.3　N235-硝酸锶—二氧化碳的反应—萃取耦合过程138

3.13.4　传质与动力学机理分析142

3.13.5　温度对反应的影响和反应的热力学参数144

参考文献145

4　金属萃取平衡147

4.1　萃取反应式和表征平衡的参数147

4.1.1　萃取反应式147

4.1.2　萃取平衡常数和其他表达平衡的方式147

4.1.3　各种平衡表达式之间的关系154

4.1.4　萃取平衡方程的分解156

4.1.5　其他萃取反应的平衡常数159

4.1.6　萃取平衡的热力学处理159

4.2　测定萃取平衡的实验方法163

4.2.1　萃取平衡常数的测定方法163

4.2.2　其他测定方法166

4.2.3　萃取平衡实验167

4.3　平衡数据的表达170

4.3.1　萃取平衡等温线170

4.3.2　萃取平衡在等温线上的表达172

4.3.4　金属分离时的平衡线173

4.3.3　其他萃取平衡图173

4.4　温度对萃取平衡的影响174

4.4.1　对水相反应的影响175

4.4.2　对萃合物在有机相溶解度的影响175

4.4.3　对萃合物构型的影响175

4.5　萃取中的稀释剂177

4.5.1　溶剂和稀释剂177

4.5.2　稀释剂对萃取剂性质的影响177

4.5.3　稀释剂对萃取的影响179

4.5.4　工业稀释剂179

参考文献181

5.1.1　研究萃取动力学的目的182

5.1.2　影响萃取动力学的因素182

5.1 概述182

5　金属萃取动力学182

5.2　萃取过程中的传质183

5.2.1　分子扩散184

5.2.2　传质系数184

5.2.3　双膜模型185

5.3　金属萃取动力学187

5.3.1　萃取剂的表面活性187

5.3.2　两相界面构造188

5.3.3　反应区189

5.3.4　扩散控制或反应控制189

5.3.5　反应的控制步骤191

5.4　萃取动力学实验方法191

5.4.1　工程动力学数据测定191

5.4.2　萃取动力学实验装置192

5.5　萃取动力学模型195

5.5.1　非稳态模型195

5.5.2　稳态模型196

5.6　影响萃取动力学的化学因素197

5.6.1　萃取剂的结构与反应活性198

5.6.2　羟肟萃取剂结构与动力学行为201

5.6.3　动力协萃现象203

5.6.4　金属离子性质与萃取速度203

5.6.5　影响萃取速度的其他因素204

5.6.6　羟肟萃取剂萃取铜的动力学205

参考文献206

6　连续流动萃取和计算207

6.1　连续流动萃取207

6.2　错流萃取及其计算208

6.3　逆流萃取及其计算209

6.3.1　逆流萃取的迭代求解法209

6.3.2　联立方程求解法211

6.3.3　多成分料液逆流萃取的计算212

6.4.2　阶梯作图法及其应用216

6.4　逆流萃取的图解方法216

6.4.1　多级逆流萃取的平衡线和操作线216

6.5　逆流萃取流程220

6.5.1　萃取—反萃流程及计算220

6.5.2　萃取—洗涤—反萃流程221

6.5.3　分流及回流萃取流程221

参考文献223

7　萃取设备224

7.1　混合—澄清槽224

7.1.1　基本结构224

7.1.2　混合室的设计和改进225

7.1.3　澄清槽的设计和改进228

7.2　克若布斯混合—澄清槽231

7.3　垂直平稳流的混合—澄清槽231

7.4.1　填料塔237

7.4　萃取塔237

7.4.2　转盘塔和振动板塔238

7.4.3　脉冲塔239

7.4.4　萃取塔的计算和放大241

7.4.5　萃取塔的放大计算242

7.5　工业萃取的运行243

7.5.1　连续相的选择243

7.5.2　减少夹带244

7.6　相间污物的产生和处理245

7.6.1　相间污物和乳化245

7.6.2　相间污物的组成245

7.6.3　相间污物的处理方法246

7.6.4　减少相间污物的途径247

7.7　水相除油和萃取剂回收248

7.8.2　有机相的再生252

7.8.1　有机相夹带水的去除252

7.8　有机相的除水和再生252

参考文献254

8　铜、钴、镍的萃取及应用255

8.1　铜的萃取化学255

8.1.1　一般酸性萃取剂萃取铜255

8.1.2　螯合萃取剂萃取铜256

8.2　羟肟萃取剂257

8.2.1　羟肟萃取剂的主要类型257

8.2.2　羟肟萃取剂的萃取化学260

8.2.3　羟肟萃取铜的动力学和机理262

8.2.4　工业羟肟萃取剂的性质263

8.3　羟肟萃取剂的工业应用268

8.3.1　现代铜湿法冶金工业概貌268

8.3.2　工业萃取过程设计270

8.3.3　工业萃取的运行274

8.3.4　典型铜萃取厂275

8.4　氯化物体系中铜的湿法冶金及萃取277

8.4.1　氯化物体系中硫化铜矿的浸取277

8.4.2　氯化物体系中铜的萃取277

8.5　氨—铵盐溶液中铜的湿法冶金及萃取279

8.5.1　氨—铵盐溶液中铜的浸取279

8.5.2　氨—铵盐溶液中铜的萃取280

8.6　钴、镍萃取分离概述281

8.7　硫酸盐溶液中分离钴、镍282

8.7.1　硫酸盐溶液中钴、镍的萃取化学282

8.7.2　硫酸盐溶液中钴、镍的工业萃取过程283

8.8　氨—铵盐溶液中萃取分离钴、镍292

8.8.1　酸性萃取剂在氨—铵盐溶液中的应用292

8.8.2　羟肟螯合萃取剂在氨溶液中的应用293

8.9　氯化物溶液中萃取分离钴、镍295

8.9.1 含氧萃取剂在氯化物中萃取钴、镍295

8.9.2　胺类萃取剂在氯化物中分离钴、镍296

8.9.3　氯化物体系的钴、镍工业萃取过程297

8.9.4　季铵盐萃取剂分离钴、镍302

8.9.5　氯化物体系中萃取分离钴、镍的几个问题304

8.10　硫氰酸盐与钴、镍的萃取307

8.10.1　硫氰酸盐溶液中萃取钴、镍307

8.10.2　季铵硫氰酸盐萃取分离钴、镍308

参考文献310

9　贵金属萃取312

9.1　水溶液化学312

9.1.1　氧化态312

9.1.2　重要配位化合物312

9.2　贵金属提取冶金314

9.2.1　贵金属物料的富集314

9.2.2　贵金属的工业萃取过程315

9.3.1　卡必醇萃取金318

9.3　金的萃取318

9.3.2　甲基异丁基酮萃取金319

9.3.3　醇类萃取金320

9.4　钯的萃取321

9.4.1　含硫萃取剂萃取钯321

9.4.2　螯合萃取剂萃钯323

9.4.3　取代氨基酸萃钯、铂324

9.5　铂的萃取324

9.5.1　叔胺萃取铂324

9.5.2　磷氧中性萃取剂萃取铂324

9.6　铱的萃取325

9.7　铑的萃取327

9.8　锇、钌的萃取327

9.8.1　四氧化物的溶剂萃取327

9.8.2　低价锇、钌的萃取328

9.9.1　金的传统精炼方法329

9.9　金的萃取精炼329

9.9.2　明纳托流程330

9.10　氰化液中金的萃取332

9.10.1　季铵盐萃取金332

9.10.2　胺—中性磷氧萃取金332

9.10.3 中性磷萃取剂萃取金333

9.10.4　胍类萃取剂的开发333

参考文献335

10　稀有及稀散元素的萃取分离337

10.1　锆、铪的萃取337

10.1.1　锆、铪的提取冶金337

10.1.2　锆、铪阳离子的萃取337

10.1.3　硫氰酸溶液中分离锆、铪339

10.1.4　盐酸及硝酸溶液中锆、铪的萃取339

10.1.5　硫酸体系中锆、铪的分离342

10.1.6　萃取制取超细氧化锆343

10.2　铌、钽的萃取分离344

10.2.1　铌、钽的提取冶金344

10.2.2　MIBK分离铌、钽345

10.2.3　TBP分离铌、钽347

10.2.4　矿浆萃取348

10.2.5　醇类分离铌、钽349

10.2.6　取代酰胺分离铌、钽351

10.3　镓的提取冶金和萃取351

10.3.1　镓的提取冶金351

10.3.2　铝酸钠溶液中镓的萃取354

10.3.3　盐酸溶液中镓的萃取359

10.3.4　硫酸溶液中萃取镓360

10.4　铟的萃取363

10.4.1　铟的湿法冶金363

10.4.2　酸性萃取剂萃取分离铟364

10.4.3　铟的阴配离子萃取368

10.5　铊的萃取368

10.5.1　铊的资源和提取冶金368

10.5.2　镓、铟、铊的溶液化学性质比较368

10.5.3　酸性萃取剂分离铊369

10.5.4　中性萃取剂萃取铊370

10.6　锗的萃取372

10.6.1　锗的资源和提取冶金372

10.6.2　盐酸溶液中锗的萃取373

10.6.3　螯合萃取剂萃取锗374

10.6.4　锗的协同萃取375

10.6.5　叔胺萃取锗377

10.7　铍的萃取377

10.7.1　铍的资源和提取冶金377

10.7.2　有机磷酸萃取铍378

10.7.3　中性有机磷萃取380

10.8.1　铷、铯资源和提取冶金381

10.8　铷、铯的萃取381

10.8.2　铷、铯的分离萃取382

参考文献385

第二篇　离子交换387

11　离子交换和交换树脂387

11.1　离子交换反应387

11.2　离子交换树脂的组成和结构387

11.3　离子交换树脂的类别389

11.4　合成交换树脂的基本性质391

11.4.1　交换容量392

11.4.3　树脂的孔洞393

11.4.4　溶胀和含水量393

11.4.2　交联度393

11.4.5　密度394

11.4.6　稳定性396

11.5　合成树脂的型号396

11.6　特殊合成树脂397

11.6.1　螯合树脂397

11.6.2　氧化还原树脂400

11.6.3　无机离子交换剂401

11.6.4　大孔树脂404

11.7　离子交换膜405

11.7.1　离子交换膜的类型405

11.7.2　离子交换膜的性质406

11.7.3　离子交换膜的应用407

参考文献410

12.1.1　平衡方程式411

12.1.2　实用平衡参数411

12　离子交换反应原理411

12.1　交换平衡411

12.1.3　交换平衡等温线419

12.2　阳离子树脂的交换反应420

12.2.1　不同酸性功能团的比较420

12.2.2　影响阳离子交换能力的因素423

12.3　阴离子树脂的交换反应424

12.3.1　强碱性树脂424

12.3.2　弱碱性树脂428

12.4　离子交换机理和动力学429

12.4.1　树脂的交换机理429

12.4.2　阴、阳树脂的交换速度比较431

12.4.3　不同金属配合物的动力学行为差异431

参考文献433

13.1　离子交换工艺434

13.1.1　树脂的选用原则434

13　离子交换工艺和设备434

13.1.2　交换树脂使用前的处理436

13.1.3　离子交换的操作程序437

13.1.4　树脂中毒和消除439

13.2　实验室的操作方法441

13.2.1　静态法441

13.2.2　小型交换柱441

13.3.1　交换区和流出曲线442

13.3　交换柱特性和流出曲线442

13.3.2　流出曲线和交换柱工作状态445

13.3　色层现象和流出曲线450

13.3.1　交换柱的色层现象450

13.3.2　离子的分离451

13.3.3　色层柱的洗脱曲线453

13.4　萃取色层法分离金属454

13.4.1　萃淋树脂454

13.4.2　萃取色层法454

i3.5.1　柱体结构456

13.5　工业离子树脂交换柱456

13.5.2　布液装置457

13.5.3　交换柱操作458

13.5.4　固定床交换柱的放大460

13.6　移动树脂床设备463

13.7　流态化离子交换柱466

13.8　槽型离子交换设备468

13.8.1　槽型离子交换设备概况468

13.8.2　装有空气提升器的交换槽469

13.8.3　多槽串联470

参考文献471

14.1.1　氰化法提金472

14.1.2　活性碳吸附回收金472

14.1　氰化物体系中提取金472

14　离子交换在黄金冶金中的应用472

14.2　树脂筛选473

14.2.1　Au（CN）？的交换行为473

14.2.2　树脂的选择性474

14.2.3　影响阴离子树脂选择性的因素475

14.3　专用树脂的开发476

14.3.1　双功能团树脂476

14.3.2　大孔强阴离子树脂478

14.3.3　胍基树脂479

14.3.4　离子交换纤维481

14.4　负载金的洗脱481

14.4.1　酸性硫脲法482

14.4.2　氰锌配合物溶液法484

14.4.3　硫氰酸盐溶液洗脱法485

14.5.1 置换金487

14.5.2　电积金487

14.5　洗脱液中金的回收487

14.6　树脂在浆的工艺和流程489

14.6.1　俄罗斯工艺489

14.6.2　南非流程490

14.6.3　东溪金矿流程495

14.6.4　银坊的工艺流程496

14.7　树脂法和活性碳法的比较498

14.7.1　动力学行为比较498

14.7.2　选择性比较500

14.7.3　负荷能力501

14.7.4　技术经济指标504

14.7.5　树脂在浆的潜在问题505

14.8　树脂在浸处理碳质金矿505

14.8.1　碳质金矿505

14.8.2　碳质金矿的冶炼方案505

14.9.1 回收氰化物的传统方法507

14.9　离子交换回收氰化物507

14.9.2　早期树脂回收氰的方法508

14.9.3　除氰树脂和流程筛选508

参考文献510

15　离子交换在铂族金属提取中的应用512

15.1　铂族元素的化学分离方法512

15.2　铂族离子的交换行为513

15.2.1　阳离子交换513

15.2.2　阴离子交换515

15.2.3　专用树脂的研究516

15.3　离子交换用于铂族金属精炼520

15.3.1　隆若厂的萃取—离子交换混合流程520

15.3.2　其他萃取—离子交换混合流程521

15.3.3　英派拉厂离子交换流程522

参考文献524

16.1.2　重要化合物525

16.1.1　钨、钼的化学性质525

16.1　钨钼化学525

16　离子交换在钨钼冶金中的应用525

16.1.3　钨、钼的资源和矿物528

16.2　钨的冶炼流程528

16.2.1　矿石分解528

16.2.2　含钨料液的化学提纯法530

16.2.3　钨粉制取532

16.3　钨、钼离子交换和应用概况532

16.3.1　钨酸根和钼酸根的交换能力532

16.3.2　影响钨酸根交换能力的因素532

16.3.3　应用概况535

16.4　钨酸钠溶液的纯化536

16.4.1　钨酸钠溶液的直接交换536

16.4.2　负载钨的洗脱537

16.4.3　硫代钼酸的交换538

16.4.4　一步法净化钨酸盐溶液539

16.4.5　硫代钼酸的生成541

16.4.6　硫代钼酸根的洗脱541

16.4.7　弱碱性树脂分离硫代钼酸根542

16.4.8　其他杂质的硫化行为543

16.5　其他钨酸盐溶液的纯化和提取544

16.5.1　酸性溶液中回收钨544

16.5.2　白钨矿碳酸钠浸取液的纯化545

16.5.3　从钨酸铵结晶母液中回收钨548

16.6　钼的冶炼流程550

16.6.1　矿石分解和浸取550

16.6.2　仲钼酸铵的制取554

16.6.3　三氧化钼和金属钼粉的制取555

16.7　钼（Ⅵ）的离子交换555

16.7.1　溶液中钼酸的状态555

16.7.2　钼（Ⅵ）的离子交换行为556

16.7.3　碱性溶液中钼（Ⅵ）的交换558

16.8　离子交换技术在钼冶金中的应用559

16.8.1　净化钼酸铵溶液559

16.8.2　净化钼酸钠溶液559

16.8.3　酸浸料液的提纯560

16.8.4　应用于酸沉淀母液和酸洗涤液560

参考文献562

附录563

附录1　湿法冶金常用萃取剂及其应用563

附表1-1　湿法冶金常用萃取剂563

附表1-2　二（2-乙基己基）磷酸萃取各种金属570

附表1-3　甲基异丁基酮萃取各种金属571

附表1-4　二异丙基酮萃取各种金属572

附表1-5　TBP在盐酸中萃取各种金属573

附表1-6　TBP在硝酸中萃取各种金属574

附表1-7　TBP在硫酸中萃取各种金属575

附表1-8　5％三辛基氧化膦的甲苯溶液在硝酸中萃取各种金属576

附表1-9　5％三辛基氧化膦的甲苯溶液在盐酸中萃取各种金属577

附表1-10　0.28mol/L伯胺Primene JMT的甲苯溶液在盐酸中萃取各种金属578

附表1-11 0.28mol/L伯胺Primene JMT的甲苯溶液在硫酸中萃取各种金属579

附表1-12 0.20mol/L仲胺Amberlite LA-1的二甲苯溶液在盐酸中萃取各种金属580

附表1-13 0.20mol/L仲胺Amberlite LA-1的二甲苯溶液在硫酸中萃取各种金属581

附表1-14 0.11mol/L三异辛胺的二甲苯溶液在盐酸中萃取各种金属582

附表1-15 0.11mol/L三异辛胺的二甲苯溶液在硫酸中萃取各种金属583

附表1-16 0.1mol/L氯化苯甲基二甲基苯基季铵的氯仿溶液在盐酸中萃取各种金属584

附表1-17 萃取工业常用稀释剂585

附录2 萃取剂和交换树脂的网络资源586

附2.1　萃取剂和交换树脂资料586

附2.2　国内树脂生产商及网页示例586

附2.3　国外重要树脂生产商及其网址596

附2.4　萃取剂生产商及其网页602

附2.5　网络搜寻方法简介602

索引603