利用一种基于新型SiO?中间层的松散纳滤膜从沼气浆液中分离腐殖质和无机盐

《Desalination》：Separation of humic substances and inorganic salts from biogas slurry by a novel SiO 2 interlayer-based loose nanofiltration membrane

本研究提出t-BAMBP与Cyanex272协同萃取系统，在弱碱性条件下实现铯的高效分离，铯/锂分配比达2907.26，并通过光谱分析证实形成[(ROCs)·(ROH)·(HA)?]复合物。

　　铯作为一种重要的战略金属资源，在多个高科技领域中发挥着不可或缺的作用。它广泛应用于国防、军事工业、航空航天、生物医药以及信号检测等领域。随着新能源产业的快速发展，对铯的需求也持续上升，尤其是在锂矿冶炼过程中，铯作为副产物常常被忽视，未能得到充分利用。因此，开发高效、环保的铯分离技术具有重要的战略意义和经济价值。

目前，铯的提取主要依赖于溶剂萃取技术，其中以4-叔丁基-2-(α-甲基苯基)苯酚（t-BAMBP）作为主要萃取剂。尽管这种方法在某些情况下表现出良好的效果，但仍然存在诸多问题。例如，高碱耗、强碱性萃余液造成的环境污染以及萃取剂的大量溶解损失等。这些问题不仅增加了生产成本，也对环境和资源回收构成了挑战。因此，探索在弱碱性条件下实现高效铯提取的新方法，成为当前研究的重点。

本研究提出了一种t-BAMBP与Cyanex272协同萃取系统，用于在弱碱性环境中高效分离铯。Cyanex272作为一种具有独特分子结构和优异配位能力的萃取剂，已被广泛应用于稀土元素和过渡金属离子的选择性分离。例如，Cao等人通过将Cyanex272与功能化离子液体三辛基甲基氯化铵（A336）结合，实现了钨和钼的有效分离，分离因子达到25.61。Li等人则发现，Cyanex272与Versatic 10酸之间的O-H?-O=P氢键作用显著提升了铟的协同萃取效率，达到99.96%。这些研究成果为优化碱金属离子的萃取策略提供了宝贵的参考。

在本研究中，t-BAMBP与Cyanex272的协同作用被系统地研究。通过调节t-BAMBP和Cyanex272的浓度、pH值以及相比（O/A）等参数，研究者发现当t-BAMBP的浓度为0.8 mol/L，Cyanex272的浓度为0.04 mol/L，在pH值为10.58且相比为1:1的条件下，铯的萃取效率达到了76.42%。这一结果表明，协同萃取系统在提升铯提取效率方面具有显著优势。

进一步的研究表明，该协同系统对铯具有极高的选择性。与其他共存杂质离子如锂（Li?）、钠（Na?）、钾（K?）和铷（Rb?）相比，铯的分离因子分别为2907.26、161.75、246.06和16.63。这些数值反映了该系统在复杂体系中高效提取铯的能力。通过斜率分析法和电喷雾电离质谱（ESI-MS）等技术，研究者确定了铯与t-BAMBP二聚体和Cyanex272二聚体形成的化合物，其化学式为[(ROCs)?(ROH)?(HA)?]。这种化合物的形成依赖于t-BAMBP和Cyanex272之间的氢键作用，而氢键作用的机制则通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和核磁共振（1H NMR）等手段得到了验证。

研究还发现，t-BAMBP在萃取过程中会释放酚羟基，从而暴露出其萃取活性位点。这些活性位点能够与铯离子形成稳定的配合物，使铯进入有机相，完成萃取过程。然而，这一过程会导致高碱耗和萃取剂的大量溶解，进而产生强碱性萃余液，造成环境污染。因此，寻找一种能够在弱碱性条件下实现高效铯提取的系统，是解决上述问题的关键。

在实际应用中，盐湖卤水和锂矿浸出液是铯的主要来源。其中，盐湖卤水中的铯浓度通常较低，约为0.01至23 mg/L，而锂矿浸出液中的铯浓度则高达3000 mg/L。因此，开发适用于高浓度铯体系的萃取技术尤为重要。本研究提出的t-BAMBP-Cyanex272协同萃取系统，不仅在弱碱性条件下表现出良好的萃取性能，还能够有效应对高浓度体系中的复杂成分干扰。

此外，研究者还探讨了该协同系统在不同参数下的萃取行为。通过系统的实验分析，他们发现t-BAMBP和Cyanex272的浓度、pH值以及相比等因素均对铯的萃取效率和分离因子产生显著影响。例如，在较低的pH值下，单独使用t-BAMBP或Cyanex272的萃取效率均较低，而协同系统则能够有效克服这一限制。同时，通过调节相比，研究者能够优化萃取过程，以达到最佳的分离效果。

该协同萃取系统的开发不仅有助于提高铯的提取效率，还能够降低生产成本和环境影响。通过减少碱的使用量，降低萃取剂的损耗，以及减少强碱性萃余液的排放，该系统在工业应用中展现出更高的可行性和可持续性。这些优势使得该技术在未来的资源回收和环境保护中具有广阔的应用前景。

在实验设计和数据分析方面，研究团队采用了多种先进手段，以确保实验结果的准确性和可靠性。例如，通过斜率分析法，他们能够确定t-BAMBP和Cyanex272与铯之间的化学计量关系。同时，FT-IR和1H NMR等光谱技术则被用于分析萃取过程中形成的化合物结构。这些方法的综合应用，为理解铯的协同萃取机制提供了坚实的理论基础和技术支持。

综上所述，本研究提出的t-BAMBP-Cyanex272协同萃取系统在弱碱性条件下表现出优异的铯提取性能。通过优化萃取条件，研究团队实现了高达98.0%的铯提取效率，并显著提高了对铯的选择性。这一成果不仅为铯的高效提取提供了新的技术路径，也为相关领域的资源回收和环境治理带来了重要的启示。未来，随着技术的进一步完善和应用推广，该协同萃取系统有望在实际工业生产中发挥更大的作用，为可持续发展和资源循环利用做出贡献。