一種PGE和Re的分離純化方法與流程
2023-11-10 05:10:17 3
本發明屬於地球化學領域，具體涉及一種PGE和Re的分離純化方法。
背景技術：
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鉑族元素(PGE)包括Ru、Rh、Ir、Pt、Pd、Os，是親硫相容性元素，富集於地幔，受地殼物質汙染影響極微，適合研究核幔分異，Re是親硫不相容性元素，富集於地殼，受地殼物質汙染影響顯著，適合研究地球演化、殼幔分異。一般在地球化學研究中與Re聯合應用，補充親石元素同位素地球化學信息的不足，PGE+Re、Pt-Re-Os聯合分析因其可以研究地球演化、殼幔間相互作用和核幔分異，受到地球科學家們的廣泛關注。
自然界中，地質樣品中或環境樣品裡鉑族元素的含量是很低的，往往是(10-12～10-9)，對其進行分離富集和分析比較困難。在ICP-MS儀器分析測試過程中，存在嚴重的基體效應，而且，對於低含量的PGE樣品，Zr、Hf、Mo、W、Ta等同質異位數或複合離子的幹擾也是不可忽視的。因此必須進行分離純化，去除基體元素(Fe、Co、Ni、Zn、Cu等)和幹擾元素(Zr、Hf、Mo、W、Ta等高場強元素)的影響。
目前PGE+Re分離主要採用離子交換樹脂的方法，大多選用陰、陽離子交換樹脂和萃淋樹脂，多次過樹脂柱，分別去除基體元素和幹擾元素，這些方法多次過樹脂柱，無形中引入雜質或受汙染的機率增大，導致流程空白增高，流程越多，樣品的損失就越多，回收率也就越低。而對於含量分析來說，保證其上柱率和回收率是數據準確的前提。對於只有單一同位素的Rh元素來說，這一點尤為重要。
技術實現要素：
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本發明的目的是針對以上問題，提供一種能有效的去除基本元素和幹擾元素的陽離子-BPHA新型樹脂。
本發明的陽離子-BPHA新型樹脂，其特徵在於，其是通過以下方法製備的：將N-苯甲醯-N-苯基羥胺負載於聚甲基丙烯酸型大孔聚合物CG-71樹脂上製成BPHA-CG-71樹脂，而後與陽離子樹脂共混，製成陽離子-BPHA新型樹脂。
優選，按質量份計，將1～5份的N-苯甲醯-N-苯基羥胺溶於乙醇中，然後加入5～25份的聚甲基丙烯酸型大孔聚合物CG-71樹脂振蕩，然後加入5～25質量份的陽離子樹脂，攪拌混合均勻，得到陽離子-BPHA新型樹脂。
優選，按質量份計，將2份的N-苯甲醯-N-苯基羥胺溶於乙醇中，其濃度為質量體積分數2％g/ml，然後加入5份的聚甲基丙烯酸型大孔聚合物CG-71樹脂振蕩，然後加入5質量份的陽離子樹脂，攪拌混合均勻，得到陽離子-BPHA新型樹脂
本發明的第二個目的是提供一種PGE和Re的分離純化方法，其特徵在於，包括以下步驟：
將上述陽離子-BPHA新型樹脂裝柱，用鹽酸溶液提取地質樣品中或環境樣品，提取液過陽離子-BPHA新型樹脂柱，接收上柱液，再用鹽酸溶液淋洗，接收淋洗液，將上柱液和淋洗液合併，即富集到PGE和Re。
由於基本元素和幹擾元素全部被吸附在樹脂柱上，而PGE和Re不上柱，可以被全部洗下來。
所述的鹽酸溶液優選為0.5mol L-1HCl溶液。
本發明選用對Zr、Hf、Mo、W、Ta等高場強元素有很好吸附性的N-苯甲醯-N-苯基羥胺(簡稱BPHA，也就是鉭試劑)，將其負載於聚甲基丙烯酸型大孔聚合物CG-71樹脂上，製成BPHA-CG-71樹脂，而後與陽離子樹脂按一定比例共混，製成陽離子-BPHA新型樹脂。該陽離子-BPHA新型樹脂將BPHA對高場強元素的高選擇性和陽離子樹脂對基體元素的選擇性完美結合，BPHA-CG-71樹脂具備分離富集高場強元素的特性，而陽離子樹脂可以吸附作為基體元素的Fe、Co、Ni、Zn、Cu等陽離子，從而避免其對PGE分析測試時產生的基體效應和幹擾元素等同質異位數、複合離子的影響，達到一柱分離、同步分析PGE+Re的目的。
利用本發明的陽離子-BPHA新型樹脂按照本發明的分離純化方法，可以非常快速和高效的將PGE和Re進行同步分離富集，有效的去除基本元素和幹擾元素，非常適合應用於低含量樣品中同步分析PGE+Re含量及Pt-Re-Os同位素體系的聯合分析。
附圖說明：
圖1是利用本發明製備的陽離子-BPHA新型樹脂一柱分離PGE+Re的淋洗曲線。
具體實施方式：
以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。
實施例1：
1、BPHA萃淋樹脂的製備方法
首先稱取2克的BPHA(N-苯甲醯-N-苯基羥胺)，將其溶解在100mL的無水乙醇中，其濃度為2％(g/ml)，然後加入5克的CG-71樹脂(100～200目,Supelco Inc.,USA)，在室溫下(25℃)振蕩2小時，製成BPHA-CG-71樹脂，然後加入5g陽離子樹脂(100～200目，AG50W-X12，Bio-Rad)，攪拌4h，使BPHA-CG-71樹脂和陽離子樹脂完全混勻，固溶物即為陽離子-BPHA新型樹脂，最後將其密封保存冰箱中備用。
2、利用陽離子-BPHA新型樹脂一柱分離同步分析PGE+Re
將陽離子-BPHA新型樹脂裝填至柱高為9cm內置為0.8×4cm的聚丙烯小柱中(對應的柱床體積為2mL)，分別用8mL 5mol L-1HCl和超純水預洗該樹脂，然後用8mL 0.5mol L-1HCl溶液進行柱平衡。待分離純化的地質樣品先經過酸溶法或鹼熔法處理後，蒸乾，而後全部溶解在5mL 0.5mol L-1HCl提取液中，上樣過陽離子-BPHA新型樹脂柱，基體元素和幹擾離子全部被吸附在樹脂柱上，PGE+Re不上柱，接收上柱液，利用15mL 0.5mol L-1HCl溶液把樹脂柱上殘餘的的PGE+Re全部淋洗下來，接收淋洗液。接收的淋洗液和上柱液合併，即為全部的PGE和Re。具體分離流程見表1。
表1、陽離子-BPHA新型樹脂一柱分離、同步分析PGE+Re化學流程
圖1是本實施例製備的陽離子-BPHA新型樹脂一柱分離PGE+Re的淋洗曲線，從圖1中可以看出，樣品經5mL 0.5mol L-1HCl提取過一次陽離子-BPHA新型樹脂，Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Re元素不上柱，15mL 0.5mol L-1HCl淋洗，就能將Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Re等元素淋洗下來，PGE元素和Re的回收率都在95％以上，尤其是Rh的回收率，可達98.7％；而Fe、Co、Ni、Zn、Cu等基體元素和Zr、Hf、Mo、W、Ta等幹擾元素依然保留在樹脂柱上，實現了PGE+Re與基體元素和幹擾元素的徹底分離，該分離方法採用的鹽酸酸度低(0.5molL-1)、用量少(15mL)、鉑族元素回收率高，這是PGE和Re分離純化技術上的一大突破。
從圖1中不難看出，當鹽酸酸度增大時(3mol L-1)，Fe、Co、Ni、Zn、Cu等基體元素才會從樹脂柱上被淋洗下來，而Zr、Hf、Mo、W、Ta等幹擾元素只有在HF的作用下才會從該新型樹脂上淋洗下來，因此，採用0.5mol L-1HCl作為淋洗液分離PGE+Re時，實現了與幹擾元素和基體元素的徹底分離。
本發明利用自製的陽離子-BPHA新型樹脂對PGE+Re進行一柱分離、同步分析的方法，極大的簡化地質樣品和環境樣品中PGE+Re的分離流程，提高了回收率，降低了空白，為實驗室同步分析PGE+Re含量和Pt-Re-Os同位素體系提供了新型樹脂和分離方法。
實施例2：
首先稱取2克的BPHA(N-苯甲醯-N-苯基羥胺)，將其溶解在100mL的無水乙醇中，其濃度為2％(g/ml)，然後加入50克的CG-71樹脂(100～200目,Supelco Inc.,USA)，在室溫下(25℃)振蕩2小時，製成BPHA-CG-71樹脂，然後加入10g陽離子樹脂(100～200目，AG50W-X12，Bio-Rad)，攪拌4h，使BPHA-CG-71樹脂和陽離子樹脂完全混勻，固溶物即為陽離子-BPHA新型樹脂，最後將其密封保存冰箱中備用。
按照實施例1的方法一柱分離同步分析PGE+Re，也可以將Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Re等元素淋洗下來；而Fe、Co、Ni、Zn、Cu等基體元素和Zr、Hf、Mo、W、Ta等幹擾元素依然保留在樹脂柱上，實現了PGE+Re與基體元素和幹擾元素的徹底分離。
實施例3：
首先稱取5克的BPHA(N-苯甲醯-N-苯基羥胺)，將其溶解在250mL的無水乙醇中，其濃度為2％(g/ml)，然後加入5克的CG-71樹脂(100～200目,Supelco Inc.,USA)，在室溫下(25℃)振蕩2小時，製成BPHA-CG-71樹脂，然後加入25g陽離子樹脂(100～200目，AG50W-X12，Bio-Rad)，攪拌4h，使BPHA-CG-71樹脂和陽離子樹脂完全混勻，固溶物即為陽離子-BPHA新型樹脂，最後將其密封保存冰箱中備用。
按照實施例1的方法一柱分離同步分析PGE+Re，也可以將Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Re等元素淋洗下來；而Fe、Co、Ni、Zn、Cu等基體元素和Zr、Hf、Mo、W、Ta等幹擾元素依然保留在樹脂柱上，實現了PGE+Re與基體元素和幹擾元素的徹底分離。