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氨性溶液金属萃取与微观机理

【作者】：胡久刚陈启元
【出版时间】：2015-11
【字数】：200（千字）
【定价】：￥55（元）
【出版社】：中南大学出版社
【ISBN】：978-7-5487-2065-2
【页码】：（页）
【开本】：16开

开发适合低品位矿、尾矿等非传统矿物的技术和工艺流程是我国有色冶金工业发展的重要方向。本书从萃取平衡和溶液结构两个方面，系统研究了氨-硫酸铵溶液中铜、镍、锌金属离子的萃取行为，分析了水和氨在萃取有机相中的分配规律，结合紫外-可见光谱（UV-Vis）、红外光谱（FT-IR）和X射线近边吸收光谱（XANES）和扩展X射线精细结构光谱（EXAFS）等方法研究了水相及有机相中的物种及其微观结构对萃取过程的影响，阐明了氨性溶液中铜、镍、锌金属离子的微观萃取机理，为低品位复杂氧化矿物氨配合冶金体系的建立提供了可靠的理论依据。

第1章绪论 1
1.1引言 1
1.2铜镍锌资源利用现状和发展趋势 1
1.2.1传统矿物资源 1
1.2.2非传统矿物资源 2
1.3复杂矿物湿法提取技术的发展现状 3
1.3.1酸法提取技术 3
1.3.2氨法提取技术 4
1.3.3微生物提取技术 5
1.3.4溶液分离富集技术 6
1.4氨性溶液铜镍锌萃取研究现状 7
1.4.1铜的萃取 8
1.4.2镍的萃取 9
1.4.3锌的萃取 10
1.5氨性溶液萃取过程中需注意的问题 11
1.5.1氨和水的共萃 11
1.5.2萃取剂流失与变质 12
1.5.3氨性溶液萃取过程的复杂性 12
1.6溶液结构研究方法在萃取化学中的应用现状 13
1.6.1电子光谱法 13
1.6.2分子振动光谱法 13
1.6.3核磁共振谱法 14
1.6.4X射线吸收光谱 15
1.6.5量子化学计算方法 15
1.7当前需要研究的内容 16
第2章萃取过程分析表征方法 18
2.1萃取剂合成及表征 18
2.1.1萃取剂合成 18
2.1.2萃取剂结构表征 19
2.2金属离子萃取平衡实验 22
2.2.1两相溶液的配制 22
2.2.2金属离子萃取实验 22
2.3氨和水萃取平衡实验 23
2.4分析测试方法 23
2.4.1溶液中金属离子浓度测定 23
2.4.2pH测定 23
2.4.3有机相中水的测定 23
2.4.4有机相中氨的测定 24
2.4.5紫外-可见光谱(UV-Vis)测定 24
2.4.6红外光谱(IR)测定 24
2.4.7元素分析 24
2.4.8气质联用(GC-MS)测定 25
2.4.9核磁共振谱(NMR)测定 25
2.4.10X射线吸收光谱(XAS)测定 25
2.4.11X射线吸收光谱数据处理 25
第3章铜的萃取行为及微观机理 28
3.1引言 28
3.2铜离子萃取研究方法 29
3.2.1萃取平衡 29
3.2.2分析测试方法 29
3.2.3量子化学计算 29
3.3氨性溶液中铜离子的萃取行为 29
3.3.1水相pH的影响 29
3.3.2萃取剂浓度的影响 30
3.3.3离子强度和氨浓度的影响 33
3.4水和氨的萃取行为 33
3.4.1水的萃取行为 33
3.4.2氨的萃取行为 35
3.5萃合物微观结构分析 36
3.5.1紫外-可见吸收光谱 36
3.5.2红外光谱分析 38
3.5.3有机相的X射线吸收光谱 38
3.6水相中铜离子物种及其结构研究 42
3.6.1水相中铜离子物种分布 42
3.6.2水相中铜离子物种的UV-Vis光谱 44
3.6.3水相中铜离子物种的XANES光谱 44
3.6.4XANES光谱的PCA和LCF分析 46
3.6.5EXAFS光谱分析 49
3.6.6水相中铜氨物种的量子化学计算 51
3.7氨性溶液中铜离子萃取机理分析 53
3.8本章小结 54
第4章镍的萃取行为及微观机理 55
4.1引言 55
4.2镍离子的萃取研究方法 56
4.2.1萃取平衡 56
4.2.2镍萃合物的合成 56
4.2.3分析方法 56
4.2.4量子化学计算 56
4.3氨性溶液中镍的萃取行为 57
4.3.1水相pH的影响 57
4.3.2萃取剂浓度的影响 59
4.3.3离子强度和氨浓度的影响 59
4.4水和氨的萃取行为 60
4.4.1水的萃取行为 60
4.4.2氨的萃取行为 62
4.5萃合物微观结构分析 63
4.5.1镍萃合物的组成 63
4.5.2镍萃合物的NMR谱 64
4.5.3紫外-可见吸收光谱 64
4.5.4红外光谱分析 65
4.5.5有机相的X射线吸收光谱 67
4.6水相中镍离子物种及其结构研究 72
4.6.1水相中镍离子物种分布 72
4.6.2水相中镍氨配离子的UV-Vis光谱 73
4.6.3水相中镍氨配离子的XANES光谱 74
4.6.4EXAFS光谱分析 74
4.6.5镍氨配离子的量子化学计算 75
4.7氨性溶液中镍离子的萃取机理分析 78
4.8本章小结 78
第5章锌的萃取行为及微观机理 80
5.1引言 80
5.2锌离子的萃取研究方法 81
5.2.1萃取平衡 81
5.2.2分析方法 81
5.2.3量子化学计算 81
5.3氨性溶液中锌离子的萃取行为 81
5.3.1水相pH的影响 82
5.3.2萃取剂浓度的影响 82
5.3.3离子强度和氨浓度对锌离子萃取的影响 83
5.4水和氨的萃取行为 85
5.4.1水的萃取行为 86
5.4.2氨的萃取行为 86
5.5萃合物微观结构分析 87
5.5.1紫外-可见吸收光谱 88
5.5.2红外光谱分析 89
5.5.3萃取有机相的X射线吸收光谱 90
5.6水相中锌离子物种及其结构研究 92
5.6.1水相中锌离子物种分布 92
5.6.2水相中锌离子物种的XANES光谱 93
5.6.3XANES光谱的PCA和LCF分析 94
5.6.4EXAFS光谱分析 97
5.6.5锌离子物种的量子化学计算 98
5.7氨性溶液中锌离子萃取机理分析 99
5.8本章小结 100
第6章锌萃取过程中的溶剂效应和协同效应 102
6.1引言 102
6.2锌离子萃取研究方法 103
6.2.1萃取平衡 103
6.2.2分析方法 104
6.3氨性溶液中锌萃取过程的溶剂效应 104
6.3.1水相pH的影响 104
6.3.2萃取剂浓度的影响 105
6.3.3氨浓度的影响 105
6.3.4水和氨的萃取行为 107
6.3.5有机相IR光谱分析 107
6.3.6有机相X射线吸收光谱分析 109
6.4氨性溶液中锌萃取过程的协同萃取效应 111
6.4.1水相pH的影响 111
6.4.2协萃剂浓度的影响 113
6.4.3氨浓度的影响 113
6.4.4水和氨的萃取行为 114
6.4.5有机相IR光谱分析 115
6.4.6有机相X射线吸收光谱分析 116
6.5氨性溶液中离子液体萃取体系萃锌研究 119
6.5.1水相pH的影响 119
6.5.2萃取剂浓度的影响 120
6.5.3总氨浓度的影响 121
6.5.4有机相IR光谱分析 121
6.5.5有机相X射线吸收光谱分析 123
6.5.6萃取有机相的循环再生 125
6.6本章小结 126
参考文献 128

胡久刚

胡久刚男， 2012年毕业于中南大学，获冶金物理化学专业博士学位，毕业后留校任教，一直从事有色金属资源化学相关的基础研究，主要研究方向为有色金属的萃取分离、湿法冶金过程的复杂溶液结构及界面行为研究等。曾荣获2015年湖南省优秀博士学位论文。目前主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金、湖南省自然科学基金各1项，参与国家973项目1项、国家自然科学基金重点项目1项，已在Chemical Engineering Hydrometallurgy、 Separation and Purification Technology、 Journal of Physical Chemistry A等国际权威刊物发表论文10余篇。

陈启元

陈启元中南大学教授，博导， 973首席科学家，长期从事物理化学和冶金物理化学领域的研究，以资源综合利用和材料制备过程研究为特色，将物理化学理论和方法与现代物质结构测试技术相结合，为相应领域新工艺、新技术的形成和发展提供理论基础。在国家973项目、 863项目、国家自然科学基金（重点）项目等的资助下，在冶金和材料相关体系的热力学性质测定、冶金化学平衡、冶金过程动力学与过程强化、功能材料设计与制备、资源回收利用等基础研究领域作了大量的工作，研究工作受到国内外同行的重视和高度评价，在国内外权威及知名刊物上发表论文300余篇，其中SCI和EI收录200多篇，获得国家级、省部级科研及教学成果奖10余项，出版专著3部。

当今有色金属已成为决定一个国家经济、科学技术、国防建设等发展的重要物质基础，是提升国家综合实力和保障国家安全的关键性战略资源。作为有色金属生产第一大国，我国在有色金属研究领域，特别是在复杂低品位有色金属资源的开发与利用上取得了长足进展。

我国有色金属工业近30年来发展迅速，产量连年来居世界首位，有色金属科技在国民经济建设和现代化国防建设中发挥着越来越重要的作用。与此同时，有色金属资源短缺与国民经济发展需求之间的矛盾也日益突出，对国外资源的依赖程度逐年增加，严重影响我国国民经济的健康发展。

随着经济的发展，已探明的优质矿产资源接近枯竭，不仅使我国面临有色金属材料总量供应严重短缺的危机，而且因为“难探、难采、难选、难冶”的复杂低品位矿石资源或二次资源逐步成为主体原料后，对传统的地质、采矿、选矿、冶金、材料、加工、环境等科学技术提出了巨大挑战。资源的低质化将会使我国有色金属工业及相关产业面临生存竞争的危机。我国有色金属工业的发展迫切需要适应我国资源特点的新理论、新技术。系统完整、水平领先和相互融合的有色金属科技图书的出版，对于提高我国有色金属工业的自主创新能力，促进高效、低耗、无污染、综合利用有色金属资源的新理论与新技术的应用，确保我国有色金属产业的可持续发展，具有重大的推动作用。

作为国家出版基金资助的国家重大出版项目， “有色金属理论与技术前沿丛书”计划出版100种图书，涵盖材料、冶金、矿业、地学和机电等学科。丛书的作者荟萃了有色金属研究领域的院士、国家重大科研计划项目的首席科学家、长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、全国优秀博士论文奖获得者、国家重大人才计划入选者、有色金属大型研究院所及骨干企业的顶尖专家。

国家出版基金由国家设立，用于鼓励和支持优秀公益性出版项目，代表我国学术出版的最高水平。 “有色金属理论与技术前沿丛书”瞄准有色金属研究发展前沿，把握国内外有色金属学科的最新动态，全面、及时、准确地反映有色金属科学与工程技术方面的新理论、新技术和新应用，发掘与采集极富价值的研究成果，具有很高的学术价值。

中南大学出版社长期倾力服务有色金属的图书出版，在“有色金属理论与技术前沿丛书”的策划与出版过程中做了大量极富成效的工作，大力推动了我国有色金属行业优秀科技著作的出版，对高等院校、研究院所及大中型企业的有色金属学科人才培养具有直接而重大的促进作用。

2010年12月