李永贝 冶学花 王印娟

关键词：卤水;硼酸;萃取剂;反萃取剂;正丁醇

硼是一种用途广泛的化工原料矿物，主要用于生产硼砂、硼酸、硼的各種化合物以及元素硼，是建材、机械、化工、医药、农业等领域的重要原料。

虽然中国的硼矿资源丰富，尤其是我国青海柴达木盆地盐湖卤水中含有丰富的硼资源，但目前硼矿产品还是不能满足国内经济建设需求，所以从盐湖卤水中提取硼具有重大的意义。从盐湖卤水中提取分离硼的方法主要有酸化沉淀法、硼酸盐沉淀法、溶剂萃取法、分级结晶法、离子交换法、浮选法等。其中，溶剂萃取法是一种重要的提取硼的方法，是用与水不相溶的有机萃取剂萃取卤水中的硼酸，在萃取过程中，发生络合反应生成不溶于水的络合物，把硼酸分配到有机相中，使硼酸从卤水中分离出来，工艺具有流程短、成本低等优点，在盐湖卤水提取硼中具有广阔的应用前景。

1 实验

1.1 原料与试剂

选用柴达木两种未知地下卤水A作为目标卤水。主要试剂有正丁醇、盐酸、氨水、甲基红、氢氧化钠、甘露醇、酚酞、氯化钠、四苯硼钠、溴酚兰等。

1.2 实验仪器

电子天平（BSA124S-CW）、万用电炉（220 V-AC）、精密pH计（PB-10）等。

1.3 分析方法

采用甘露醇法测定硼的质量分数[7]。

2 实验结果及讨论

2.1 卤水pH的影响

取5份A卤水，每份25 mL，加盐酸调节卤水pH分别为0.25、0.60、2.00、2.94、4.00，在丁醇体积分数为50%、相比为1∶1、萃取时间t=8 min的条件下进行硼萃取实验。结果如图1所示。

由图1可知，随着卤水溶液pH增大，硼的萃取率依次下降。当溶液的pH较小时，硼在溶液中以B（OH）3形式存在。B（OH）3会与醇发生酯化反应，且反应速度较快，产物较稳定，因此，综合考虑，选择pH为0.25比较合适。

2.2 萃取剂体积分数对硼萃取率的影响

取5份A卤水，每份25 mL，加盐酸调节卤水pH为0.25，在丁醇体积分数分别为90%、80%、50%、35%、20%，相比为1∶1，萃取时间t=10 min的条件下进行硼萃取实验。结果如图2所示。

由图2可知，随着丁醇体积分数的增加，硼的萃取率先增加，达到一定值后几乎保持不变。当丁醇体积分数增加到50%时，增加萃取剂的体积分数对卤水中硼的萃取率影响不大。因此，综合考虑，选择较优体积分数为50%。

2.3 相比对硼萃取率的影响

取一定量的A卤水，加盐酸调节卤水pH为0.25，在萃取时间t=10 min的条件下改变有机相的用量，使相比（萃取剂与卤水的体积比）分别为1∶2、1∶1、2∶1、3∶1、4∶1，进行单级萃取实验。结果如图3所示。

由图3可知，增大相比能提高硼的萃取率。当相比由1∶2变为1∶1时，萃取率增幅最大;在相比由1∶1增加到4∶1的过程中，增长缓慢。综合考虑，选择较优反应相比为1∶1。

2.4 萃取时间对硼萃取率的影响

取5份体积分数为50%的萃取剂，在pH=0.25、相比为1∶1的条件下对A卤水分别进行硼萃取实验，萃取时间分别为2、5、6、8、10 min。结果如图4所示。

由图4可知，丁醇对卤水中硼的萃取率随时间的延长而增大，6 min后萃取基本达到平衡，综合考虑，选择较优反应时间为6 min。但为了保证充分萃取，本实验选择最佳萃取时间为6～12 min。

2.5 反萃取时间对硼萃取率的影响

取一定量的A卤水，加盐酸或调节卤水pH为0.25，将纯水作为反萃取剂，反萃取剂体积分数为50%，对有机相进行反萃取实验，选定反应时间点分别为2、4、6、8、10 min。结果如图5所示。

由图5可知，随着反萃取时间的延长，硼的反萃取在4 min后达到平衡。为确保反萃取充分，综合考虑，在实验中反萃取时间取4～10 min为宜。

2.6 饱和萃取容量的测定

将待萃取的A卤水与萃取剂依次放入分液漏斗中，振荡使之反应至平衡，在一级萃取结束后，静置分层，取下层卤水，测出萃取后卤水含硼量，并计算负载有机相的含硼量。将两相完全分离，有机相仍保留于分液漏斗中，重复上述操作，直至萃取后卤水含硼量不再变化，计算各次进入有机相的硼量之和，得到该萃取剂在此条件下对硼的饱和萃取容量。根据实验测得A卤水的饱和萃取容量为47.032 mg/L。

3 结论

（1）对A卤水的研究表明，用正丁醇萃取是一种提取硼的重要方法。（2）通过对A卤水的萃取实验选定较优萃取条件：pH为0.25，萃取剂体积分数为50%，相比为1∶1，反应时间为6～12 min;较优反萃取条件：相比为1∶1，反应时间为4～10 min。（3）通过对A卤水的萃取，进行萃取相饱和容量测定，测得萃取相对A卤水的饱和容量为47.032 mg/L。