本发明涉及金属离子溶剂萃取分离，特别是涉及一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法。
背景技术：
1、溶剂萃取是利用物质在互不相溶或微溶的溶剂中的利用溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂转移到另一种溶剂中的方法，其被广泛应用于化学、冶金等工业中。在冶金领域，传统的溶剂萃取技术主要应用在金属提取和分离过程，利用溶剂萃取体系对于多个目标金属间的相互分离，但其往往需要进行复杂的液料预处理、反复调整酸度和选取适宜的萃取反应条件才能进行，并且在进入有机相后还需要进行多步的洗涤或反萃工序，才能实现多金属离子的分组分离提取，过程中存在有机溶剂易挥发、易燃等问题。整个工艺流程较为复杂，分离效果受到温度、酸碱度、溶解选择等因素的影响，对实验条件要求较高。
2、离子液体是指在室温或相对较低的温度下呈液态的有机熔融盐，是一种完全由阴阳离子构成的溶剂。离子液体具有以下特点：热稳定性较高，在较宽的温度范围(-100℃～200℃)内处于液体状态；不挥发、无毒、无可燃性、导电性良好、可以溶解许多有机/无机物、易于循环利用，此外，离子液体的性质是高度可调的，以达到应用所需。并且离子液体的极性可调、低可燃性和低挥发性使其在溶剂萃取实验中表现出比传统有机溶剂更优异的性能。更重要的是，离子液体作为分离介质，可以通过调控自身阴阳离子结构改变其亲、疏水性能，从而达到不同的选择性分离效果。
3、近年来，利用离子液体一系列的优点选择其作为绿色溶剂萃取分离金属离子成为冶金领域研究的热点，其中离子液体参与形成的三相萃取金属离子体系的研究也屡见报道，如利用1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐[c4mim][pf6]离子液体与水、环己烷和两种中性萃取剂(8-喹啉醇和氧化三辛基膦)结合用于三相萃取金属离子体系，研究发现镍(ⅱ)离子被提取到离子液相，而其他二价金属锰(ⅱ)、锌(ⅱ)、镉(ⅱ)和铅(ⅱ)离子被提取到环己烷相。由[c4mim][pf6]、二异戊基硫化物/壬烷和水组成的体系从氯化物介质中分离出铂(iv)、铅(ⅱ)和铑(ⅲ)离子，结果表明铂(ⅳ)离子作为[ptcl6]2-络合物被萃取到离子液相，钯(ⅱ)离子被萃取到壬烷相，铑(ⅲ)离子则保留在水相中。此外，在授权公告号为cn102382982b的专利中，也报道了一种含有络合剂、脱盐剂的水相、离子液体相和聚合物相三相萃取分离稀土离子的方法。
4、但上述方法在体系的构造方面仍然涉及使用传统的有机溶剂，因此存在有机相易挥发，成相过程的影响因素复杂，有机物在水相中易溶解流失等一系列问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，利用阴离子为双三氟甲磺酰亚胺([tf2n]-)的离子液体体系构建包含两种不相溶的离子液体相和一种水相的三元分离体系实现选择性萃取分离锡(ⅱ)、钇(ⅲ)、钪(ⅲ)三种不同金属离子，解决了现有技术中萃取体系中有机相易挥发、在水相中易溶解流失、成相过程的影响因素复杂等问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，包括以下步骤：
3、s1制备金属盐混合物
4、将钪盐水合物、锡盐水合物和钇盐水合物溶解于蒸馏水中，搅拌充分混合均匀后除去蒸馏水，得到固体金属盐混合物，并粉碎成粉末；
5、s2制备离子液体体系
6、s2.1将分子萃取剂溶解在阴离子为双三氟甲磺酰亚胺[tf2n]-的离子液体中，制得离子液体i相；
7、s2.2将盐析剂溶解于蒸馏水中，制得水相；
8、s2.3用蒸馏水将含有[tf2n]-阴离子的离子液体进行饱和处理，使其由固相变成液相，制得离子液体ii相；
9、s2.4将离子液体i相、水相、离子液体ii相互相接触，经过摇匀、离心反复处理后，得到含有饱和的两个离子液体相以及水相的三相体系，使三相彼此之间处于平衡状态，即离子液体体系；
10、s3使用离子液体体系萃取分离金属盐混合物
11、将s1中的金属盐混合物加入到s2中的离子液体体系中进行萃取，震荡、离心分离后，从离子液体i相中提取出钪(ⅲ)，从水相提取出钇(ⅲ)，从离子液体ii相提取出锡(ⅱ)。
12、优选的，s1的金属盐混合物中的阴离子为氯离子、溴离子、硫酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子中的一种或多种。
13、优选的，s2.1中的分子萃取剂选自中性磷型萃取剂，分子萃取剂的浓度范围为5-35wt％。更优选的，分子萃取剂的浓度范围为20wt％。
14、本发明在离子液体i相中加入分子萃取剂用于改善溶剂之间形成的极性混合物，以平衡溶剂之间的溶解度，实现对金属离子的分离和选择，有利于提高不同金属离子在不同相中的选择性。
15、优选的，中性磷型萃取剂包括磷酸三丁酯(tbp)，三辛基氧化膦(topo)，甲基膦酸二异戊酯(damp)，丁基膦酸二丁酯(dbbp)，甲基膦酸二异混和酯(p-311)，923，921中的一种或多种。更优选的，中性磷型萃取剂为磷酸三丁酯(tbp)或923。
16、优选的，s2.1和s2.3中，含有[tf2n]-阴离子的离子液体为疏水性离子液体，疏水性离子液体的阳离子包括1-r基-3-甲基咪唑型[crmim]+，r＝乙基，丁基，己基，辛基，胆碱型[chol]+，甜菜碱型[hbet]+，三己基(十四烷基)鏻型[p66614]+中的一种或两种。
17、本发明选用上述离子液体，由于离子液体的阴阳离子对不同金属离子的特殊配位的选择性，可以选择性地将与各相相匹配的金属离子萃入离子液体相，更便于进一步分离或分组分离锡(ⅱ)、钇(ⅲ)、钪(ⅲ)离子，相比于与现有的萃取分离金属离子的工艺，分离选择性更高，且容易人为控制。
18、优选的，s2.2中盐析剂的浓度为0.1～2.5m。更优选的，浓度为0.25m～0.5m。本发明在水相中加入盐析剂有效避免了混合溶液中的乳化现象。
19、优选的，盐析剂包括硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵、硫酸钾、氯化钠、氯化铵、氯化钾、氯化钙、氯化镁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁中的一种或两种。盐析剂选用氯化钙或氯化镁。
20、优选的，s3中萃取的温度为25～135℃。更优选的，萃取的温度为50～70℃。
21、本发明的机理：
22、本发明将疏水性离子液体在加入水相后，将离子液体ⅰ相、水相、离子液体ⅱ相互相接触，得到稳定不互溶的液体体系。将分子萃取剂加入离子液体相中可以提高萃取过程中的金属选择性；将盐析剂加入水相中可以避免混合溶液时沉淀和乳状液的形成；在进行萃取之前，先将离子液体i相、ii相与水相充分接触，直到得到与水相处于平衡状态的离子液相，避免在加入金属盐混合物后，由于离子液体与水相的少量混溶，导致金属盐混合物的析出。由于不同的离子液体相对不同的金属离子产生不同的选择性萃取，从而实现锡(ⅱ)、钇(ⅲ)、钪(ⅲ)离子在不同相体系中的分离。
23、本发明的有益效果：
24、(1)本发明利用阴离子为双三氟甲磺酰亚胺[tf2n]-的疏水性离子液体与水相共同组成离子液体体系，萃取分离锡(ⅱ)、钇(ⅲ)、钪(ⅲ)离子，实现选择性分离三种不同金属离子。
25、(2)本发明提供的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，区别于以往水相、传统有机相和离子液体三相分离金属离子的体系，包含两种不相溶的离子液体i相、ii相和一种水相的三元分离体系实现选择性萃取分离锡(ⅱ)、钇(ⅲ)、钪(ⅲ)三种不同金属离子，避免了萃取体系中有机相易挥发、在水相中易溶解流失、成相过程的影响因素复杂等问题。
26、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：s1的金属盐混合物中的阴离子为氯离子、溴离子、硫酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：s2.1中的分子萃取剂选自中性磷型萃取剂，分子萃取剂的浓度范围为5-35wt％。
4.根据权利要求3所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：中性磷型萃取剂包括磷酸三丁酯、三辛基氧化膦、甲基膦酸二异戊酯、丁基膦酸二丁酯、甲基膦酸二异混和酯、923、921中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：s2.1和s2.3中，含有[tf2n]-阴离子的离子液体为疏水性离子液体，疏水性离子液体的阳离子包括1-r基-3-甲基咪唑型[crmim]+，r＝乙基，丁基，己基，辛基，胆碱型[chol]+，甜菜碱型[hbet]+，三己基(十四烷基)鏻型[p66614]+中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：s2.2中盐析剂的浓度为0.1～2.5m。
7.根据权利要求1所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：盐析剂包括硫酸钠、硫酸镁、硫酸铵、硫酸钾、氯化钠、氯化铵、氯化钾、氯化钙、氯化镁、硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的一种离子液体体系萃取分离锡、钇、钪离子的方法，其特征在于：s3中萃取的温度为25～135℃。
