介孔MoS2-Al2O3催化剂强化SO2还原制硫及高酸度钒溶液萃取机制研究

针对高酸度含钒溶液中铁铝杂质难分离问题，研究人员采用酮肟萃取剂HNAO（2-羟基-5-壬基苯乙酮肟）开展钒(V)选择性萃取研究。通过三级逆流萃取实现99.06%钒回收率，铁铝分离系数分别达137050和43197，结合FTIR、1H NMR及DFT计算揭示VO2+与肟基形成六元环的螯合机制，为强酸性介质中钒的高效提取提供新策略。

　　

在钢铁冶金和新能源产业快速发展的今天，钒（V）作为战略金属的需求持续攀升。然而从钒页岩等资源中提取钒面临巨大挑战——硫酸浸出液pH低至0.5，含有30 g·L^?1以上的残余硫酸，且钒与铁、铝等杂质离子共存，传统萃取剂在强酸性环境下易降解、选择性差。中国科学院过程工程研究所的研究团队创新性地采用酮肟类萃取剂HNAO（2-羟基-5-壬基苯乙酮肟），在《Chinese Journal of Chemical Engineering》发表了突破性解决方案。

研究团队运用三级逆流萃取工艺，结合斜率分析法、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（¹H NMR）、电喷雾质谱（ESI-MS）和密度泛函理论（DFT）计算等关键技术，对山西某钒厂提供的工业浸出液（含V 5.86 g·L^?1、Fe 9.12 g·L^?1、Al 4.35 g·L^?1）进行系统研究。

材料与方法
采用Mextral 84H（含87% HNAO）与磺化煤油组成萃取体系，通过控制初始pH、萃取剂浓度（0.542 mol·L^?1）、相比（O/A=1:2）等参数优化工艺。抗氧化实验通过25℃长期接触测试评估，反萃采用2.5 mol·L^?1 Na₂CO₃溶液。

结果与讨论
在pH=0.5条件下，HNAO对VO₂⁺的萃取率高达99.06%，而铁铝萃取率不足1%。DFT计算显示VO₂⁺通过取代酚羟基氢原子，与肟基氮原子和酚羟基氧原子形成稳定六元环结构，主要生成VO₂(H₂O)L和VO₂L两种配合物。相比含醛肟的Mextral 973H/984H，酮肟结构的HNAO在强酸性环境中展现出更优异的抗氧化性能，连续操作72小时后萃取效率仍保持95%以上。

结论
该研究不仅证实HNAO在pH<1条件下对钒的选择性萃取能力（β_V/Fe=137050），还通过分子层面机制解析为高酸度介质金属分离提供了新思路。研究成果对实现钒页岩资源的高效利用具有重要工业价值，相关技术已获"深地探测与矿产资源勘查"国家科技重大专项（2024ZD1003408）支持。