一种制备钒金属有机化合物的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备钒金属有机化合物的方法，所述方法包括：首先采用伯胺类萃取剂与含钒溶液进行萃取反应；然后取上层萃取有机相，利用不良溶剂对其进行溶析结晶，经洗涤、过滤、干燥后，得到所述钒金属有机化合物粉末。本发明专利技术采用优化的两相萃取反应和溶析结晶提纯工艺，可获得高纯的钒金属有机化合物粉末，通过研究该粉末化合物结构来研究伯胺萃取钒机理，可为工业制备高纯钒提供基础技术支持。

Method for preparing vanadium metal organic compound

The invention relates to a method for preparing vanadium metal organic compounds, the method comprises the following steps: firstly, using primary amine extraction reaction with vanadium solution; then take the upper extraction organic phase, the crystallization with poor solvent, washing, filtering and drying, the metal organic vanadium compound powder. The invention adopts the two-phase extraction optimization of reaction and crystallization purification process, can obtain the vanadium metal organic compound powder of high purity, by studying the structure of the compound powder of primary amine extraction mechanism of vanadium, can provide basic technical support for the preparation of high purity vanadium industry.

【技术实现步骤摘要】
一种制备钒金属有机化合物的方法
本专利技术涉及制备复合金属有机化合物
，尤其涉及一种制备钒金属有机化合物的方法。
技术介绍
研究萃取过程的机理是对于原有工艺的深入研究，获得合理的萃取机理可以加深对整个分离过程的理解，并为开发新萃取剂或者萃取体系提供理论和技术支撑。目前研究萃取机理的方法有：1-直接分析负载有机相的成键信息和结构官能团，来获得萃取剂和被萃取物质的成键信息；2-获得萃合物的单晶结构信息，来进一步推测萃取机理；3-获得高纯的萃合物粉末，研究粉末结构信息并获得合理的萃取机理；4-用量子化学计算方法获得萃取剂和萃取物之间的成键信息，并推测萃取成键方式等。在工业钒铬废渣处理工艺中，用伯胺高效萃取分离钒铬是二次资源循环利用的关键步骤，但是目前对于伯胺萃取浸出液中的钒萃取机理普遍研究不足，关键是缺乏对萃合物结构的有效分析。在负载钒的有机萃取剂中，由于存在大量的稀释剂，直接对有机相进行原位检测分析其萃合物化合物的结构或者成键信息不易获得。制备高纯的钒金属有机化合物固体粉末可以解决萃取过程中原位监测存在的问题，使科研工作人员能够进一步较深入研究伯胺萃取钒的机理，并对以后的萃取分离过程的技术改进提供理论支撑。钒金属有机化合物固体粉末并不易获得。目前普遍采用的是利用萃取工艺等完全回收钒从而获得偏钒酸铵或五氧化二钒等产品，例如CN100497675A公开了一种从五价钒六价铬混合液中完全回收钒和铬的新工艺，尽管其用到了伯胺复合萃取剂与含有五价钒六价铬水溶液接触萃取，然而其最终经反应后完全回收了钒，得到的是偏钒酸铵；CN103540745B中公开的是一种胺类萃取杂多酸杂质制备高纯钒的方法，其最终得到的是高纯度的五氧化二钒。因此目前普遍缺乏单一制备高纯的钒金属有机化合物固体粉末的方法，其对于进一步深入研究伯胺萃取钒的机理造成了一定障碍，从而很难对后续的萃取分离过程的技术改进提供理论支撑。因此如何通过含钒溶液来获取高纯的钒金属有机化合物粉末，并将其用于伯胺萃取钒的机理研究已成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一在于提供一种制备钒金属有机化合物的方法，本专利技术通过采用优化的两相萃取反应和溶析结晶提纯工艺，即可获得高纯的钒金属有机化合物粉末，其有效排除了负载有机相等其它稀释剂对萃合物的影响，可获取准确结构及萃取机理信息，为工业制备高纯钒提供基础技术支持。为达此目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术提供了一种制备钒金属有机化合物的方法，其包括以下步骤：(1)采用伯胺类萃取剂与含钒溶液进行萃取反应；(2)取上层萃取有机相，利用不良溶剂对其进行溶析结晶，经洗涤、过滤、干燥后，得到所述钒金属有机化合物。专利技术人意外发现，仅通过采用伯胺类萃取剂与含钒溶液进行萃取反应，然后利用不良溶剂对上层萃取有机相进行溶析结晶，即可获得高纯的钒金属有机化合物。由于目前普遍采用的是将伯胺类萃取剂与含钒溶液进行萃取反应后，再进行后续的多步萃取、反萃取、浓缩、除杂等操作，其目的均在于完全回收钒从而直接获得偏钒酸铵或五氧化二钒等，因此本领域技术人员并未意识到高纯的钒金属有机化合物粉末会在两相萃取反应后经一步溶析结晶即可得到。本专利技术中制备得到的钒金属有机化合物粉末例如可以是平均分子组成为(C17H35NH2)2V3O9H3的钒金属有机化合物，也可以是其它平均分子组成的钒金属有机化合物，例如当采用伯胺类萃取剂为C8H17NH2、C12H25NH2或混合萃取剂(C19H39NH2、C21H43NH2和C23H47NH2)时，其可以分别获得平均分子组成为(C8H17NH2)2V3O9，(C12H25NH2)2V3O9和(C21H43NH2)2V3O9的钒金属有机化合物粉末。本专利技术提供的制备钒金属有机化合物的方法具有操作简单的优点，只需采用萃取和溶析结晶两步反应，避免了采用高温水热法进行反应，使得其能耗低，并且制备得到的钒金属有机化合物粉末纯度高，从而为准确获取伯胺萃取钒的机理提供了重要的技术保障。本专利技术中，步骤(1)所述伯胺类萃取剂为碳原子数为8～23的直链或支链伯胺，例如碳原子数为8、12、15、17、19、21或23的直链或支链伯胺，具体可以是C8H17NH2、C12H25NH2、C15H31NH2、C17H35NH2、C19H39NH2、C21H43NH2或C23H47NH2中的任意一种或至少两种的混合物。本专利技术中对于伯胺类萃取剂的选择会直接影响到最终钒金属有机化合物的平均分子组成，也会对萃取效果以及钒金属有机化合物的纯度产生重要影响，其中本专利技术优选地伯胺类萃取剂为C15H31NH2、C17H35NH2和C19H39NH2的混合物，该混合伯胺萃取剂的萃取效果最好。由于伯胺的萃取效果受到氨基(-NH2)的活泼性和自身疏水性的影响，烷基链短氨基的活泼性强，但是其自身的疏水性弱；烷基链长氨基的活泼性弱，但其自身的疏水性强，而上述混合伯胺萃取剂正好实现了氨基活泼性和烷基链疏水性的最佳效果，从而实现了萃取的最佳效果。优选地，步骤(1)中所述含钒溶液为钒酸水溶液或工业含钒浸出液，本专利技术对于含钒溶液不作特殊限定，只是当采用钒酸水溶液时，能够使得萃取工艺更简单，得到的钒金属有机化合物粉末的纯度更高。优选地，步骤(1)中所述含钒溶液的浓度为0～42g/L，不包括0，例如1g/L、5g/L、8g/L、10g/L、12g/L、15g/L、18g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L或42g/L等；其初始pH值为1.5～9.5，例如1.5、2.5、3、5、5.5、6、7或9.5等，优选为5～6。本专利技术中，步骤(1)所述伯胺类萃取剂和含钒溶液两相的相比为(1-5):(5:1)，例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、5:1、4:1、3:1或2:1等，优选为1:1。优选地，步骤(1)中所述伯胺类萃取剂与含钒溶液中钒的摩尔比为1:(0.1～10)，例如1:0.1、1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:2、1:3、1:5、1:6、1:7、1:8或1:10等。优选地，所述萃取反应中用到稀释剂。优选地，所述稀释剂为正己烷或磺化煤油。优选地，所述萃取反应的时间为30～60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等，反应温度为18～22℃，例如18℃、18.5℃、19℃、20℃、20.5℃、21℃、21.5℃或22℃等；反应搅拌的转速为50～100r/min，例如50r/min、60r/min、70r/min、80r/min、90r/min或100r/min等。本专利技术中，步骤(2)所述不良溶剂为酮类、醇类、醚类或烷基烃类；其中酮类可以是丙酮、丁酮、3-戊酮或环己酮中的任意一种或至少两种的混合物；醇类为乙醇、丙醇、丁醇或者戊醇中的任意一种或至少两种的混合物；醚类可以是乙醚、丁醚、正戊醚或正癸醚中的任意一种或至少两种的混合物；烷基烃类可以是正庚烷、二甲基戊烷、3-乙基戊烷或2,4-二甲基戊烷中的任意一种或至少两种的混合物。本专利技术通过采用上述不良溶剂，由于其极性介于水和非极性溶剂之间，可以有效地对钒金属有机化合物进行结晶析出。优选地，步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备钒金属有机化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用伯胺类萃取剂与含钒溶液进行萃取反应；(2)取上层萃取有机相，利用不良溶剂对其进行溶析结晶，经洗涤、过滤、干燥后，得到所述钒金属有机化合物。

【技术特征摘要】
1.一种制备钒金属有机化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采用伯胺类萃取剂与含钒溶液进行萃取反应；(2)取上层萃取有机相，利用不良溶剂对其进行溶析结晶，经洗涤、过滤、干燥后，得到所述钒金属有机化合物。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述伯胺类萃取剂为碳原子数为8～23的直链或支链伯胺，优选为C15H31NH2、C17H35NH2或C19H39NH2中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述含钒溶液为钒酸水溶液或工业含钒浸出液；优选地，所述含钒溶液的浓度为0～42g/L，不包括0；其初始pH值为1.5～9.5，优选为5～6。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述伯胺类萃取剂和含钒溶液两相的相比为(1～5):(5:1)，优选为1:1；优选地，所述伯胺类萃取剂与含钒溶液中钒的摩尔比为1:(0.1～10)；优选地，所述萃取反应中用到稀释剂；优选地，所述稀释剂为正己烷或磺化煤油；优选地，所述萃取反应的时间为30～60min，反应温度为18～22℃；反应搅拌的转速为50～100r/min。4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述不良溶剂为酮类、醇类、醚类或烷基烃类；优选地，所述酮类为丙酮、丁酮、3-戊酮或环己酮中的任意一种或至少两种的混合物；优选地，所述醇类为乙醇、丙醇、丁醇或者戊醇中的任意一种或至少两种的混合物；...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁朋歌，景晓华，曹宏斌，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11