[发明专利]一种基于金属离子形态预测溶液中金属分离能力的方法及其应用

权利要求书

1.一种基于金属离子形态预测溶液中金属分离能力的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)利用量子化学方法计算得到金属不同离子形态的量子化学特性；

(2)根据所述量子化学特性和特征反应特性进行拟合，得到拟合模型，并根据拟合模型计算得到不同离子形态的特征反应活性；

(3)根据不同金属的离子形态的特征反应活性，预测金属的分离能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述量子化学特性包括亲电性能、分子电离能、前线轨道能极差或外层电子分布中的任意一种或至少两种的组合，优选包括亲电指数和/或分子电离能。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述特征反应包括氢键缔合反应、水解反应或离子缔合反应中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述特征反应特性包括特征反应自由能；

优选地，根据钒酸的亲电指数和氢键缔合反应自由能进行拟合，得到钒金属含氧酸氢键缔合反应的拟合模型；

优选地，根据钒酸的亲电指数和水解反应自由能进行拟合，得到钒金属含氧酸水解反应的拟合模型。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述拟合模型包括拟合方程和方程参数；

优选地，所述拟合模型采用的拟合数据包括金属不同离子形态的特征反应活性、不同离子形态的量子化学特性、不同离子形态的聚合度和萃取剂的碳链长度。

5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)之前，还包括：测定或查得含金属离子的溶液中离子的赋存状态；

优选地，所述赋存状态包括元素存在形态，优选为离子形态；

优选地，所述赋存状态还包括不同离子形态的浓度、比例或聚合度中的任意一种或至少两种的组合，优选包括金属聚合离子的浓度、比例或聚合度中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中：根据溶液中金属不同离子形态的比例和不同离子形态的特征反应活性进行计算，得到金属元素的特征反应活性，再根据金属元素的特征反应活性，预测金属元素的分离能力。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述分离能力包括金属参与特征反应和/或非特征反应时的分离能力，优选为金属参与特征反应时的分离能力；

优选地，所述金属包括过渡金属和/或稀土金属。

8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)测定或查得含金属离子的溶液中离子的赋存状态，所述赋存状态包括元素存在形态，所述赋存状态还包括不同离子形态的浓度、比例或聚合度中的任意一种或至少两种的组合；

(2)利用量子化学方法计算得到金属不同离子形态的量子化学特性，所述量子化学特性包括亲电性能、分子电离能、前线轨道能极差或外层电子分布中的任意一种或至少两种的组合；

(3)根据所述量子化学特性和特征反应特性进行拟合，得到拟合模型，并根据拟合模型计算得到不同离子形态的特征反应活性；所述特征反应包括氢键缔合反应、水解反应或离子缔合反应中的任意一种或至少两种的组合，所述特征反应特性包括特征反应自由能；

(4)根据溶液中金属不同离子形态的比例和不同离子形态的特征反应活性进行计算，得到金属元素的特征反应活性，再根据金属元素的特征反应活性，预测金属的分离能力。