稀有金屬冶金第5章

1、第五章 液膜萃取及萃取色層法分離提取稀土元素第一節(jié) 液膜萃取分離稀土 一、液膜分離技術(shù)的基本概念及原理 二、液膜傳質(zhì)速率 三、乳化液膜體系的技術(shù)操作第二節(jié) 萃取色層分離稀土 一、液膜分離技術(shù)的基本概念及原理1.支撐液膜 把含有流動(dòng)載體（如萃取劑）與有機(jī)溶劑所組成的有機(jī)相吸著在惰性的微孔聚合體膜上所組成液膜2.乳狀液膜 由基質(zhì)（溶劑）流動(dòng)載體（萃取劑）表面活性劑組成 以小乳滴形式分散于料液之中液膜膜內(nèi)相(反萃液)膜外相(料液)圖2b 乳狀液膜示意圖3 基本原理 選擇性遷移的機(jī)理金屬離子可萃性差異 推動(dòng)力化學(xué)位梯度（如pH梯度）逆向遷移機(jī)理）同向遷移機(jī)理1）.逆向遷移機(jī)理例：用P507作流動(dòng)載體萃

2、取稀土 稀土料液與膜外部界面的萃取反應(yīng) RE3+ + 3(HA)2 RE(HA2)3+3H+ 膜內(nèi)相與膜內(nèi)界面的反萃反應(yīng) RE(HA2)3+3H+ RE3+ + 3(HA)2pH=4-54-6mol/L HCl2）.同向遷移機(jī)理例：用堿性萃取劑（叔胺，季銨鹽）流動(dòng)載體萃取金屬配合陰離子UO2(SO4)42- + 2H+2R3N (R3NH)2UO2(SO4)2萃取反萃二、液膜傳質(zhì)速率 N1從體積V1遷移出的摩爾數(shù) P滲透系數(shù) CI、CII膜兩側(cè)溶液I和II在膜界面處的濃度 S膜的面積 膜的厚度 乳化液滴半徑，比表面積 表面活性劑影響液滴的大小及液膜的厚度)CC(PSdtdNIII1三、乳化液膜

3、體系的技術(shù)操作 特點(diǎn):萃取、反萃合二為一；萃取劑用量少、成本低 液膜分離的一般流程 乳狀液膜從低含量稀土浸出液中回收稀土制膜混合（萃取劑溶劑表面活性劑膜內(nèi)相）攪拌生成油包水（W/O）乳狀液 穩(wěn)定性特別重要（以破損率表示） 破乳率=膜外相中酸的總量原始酸的總量 如放置hr后， 2，穩(wěn)定 影響液膜穩(wěn)定性及稀土分離效果的因素 胺類（N205)優(yōu)于酯類（span 80） N205用量分離效果 步驟1)調(diào)節(jié)稀土滲浸液pH=52)混合，150200 r/min攪拌 影響因素 膜內(nèi)相種類: HCl時(shí),稀土萃取率99%, H2SO4時(shí),稀土萃取率25%, 酸度：膜內(nèi)相HCl濃度RE提取率；膜穩(wěn)定性；遷移速度

4、水乳比液膜用量；膜內(nèi)相RE濃度，提取率適宜水乳比500:1520澄清及后處理 破乳熱學(xué)、化學(xué)、超聲、離心、高壓靜電凝聚設(shè)備: 與萃取類似液膜萃取第二節(jié) 萃取色層法分離 概述一、萃取色層分離過程中的基本概念二、萃取色層法分離提純高純稀土化和物 定義 以含有萃取劑的有機(jī)載體（樹脂）為固定相的色層分離法 優(yōu)點(diǎn)： 高選擇性（萃取）+高效性（離子交換） 固定相的種類1)浸漬樹脂疏水硅球上吸附萃取劑2)萃淋樹脂用懸浮聚合原理( )將萃取劑固定在有機(jī)高分子化合物上得到的樹脂，萃淋樹脂萃取劑濃度高（40%60%），結(jié)合牢固，使用壽命長料液淋洗劑（移動(dòng)相）固定相萃取色層概述例：懸浮聚合法合成CL-P204懸浮有

5、機(jī)相組成:苯乙烯二乙烯苯P204+引發(fā)劑（過氧化乙烯，過氧化苯甲酰等）水相組成:純水分散劑（甲基纖維素，羥乙基纖維素等）條件:85，保溫12hr, 95,保溫10hr水相懸浮有機(jī)相一、萃取色層分離的基本原理分配系數(shù)與分離系數(shù)smmRmsmmssmssmmmsVDVRVVVVDVCVCNNNNNRDDCCD/:111111:/:/:21保留體積分?jǐn)?shù)金屬離子在流動(dòng)相中的分離系數(shù)分配系數(shù)D=(VR-Vm)/VsCs:固定相中的金屬濃度Cm:流動(dòng)相中的金屬濃度Ns:固定相中的金屬摩爾數(shù)Nm:流動(dòng)相中的金屬摩爾數(shù)Vs:固定相（樹脂）體積Vm:流動(dòng)相體積(色柱自由體積)保留體積VR濃度單組成色譜圖吸附帶料

6、液淋洗劑（移動(dòng)相）固定相2.分離度（分辨率） 每個(gè)組成都有一個(gè)色譜峰，且有特定的保留體積VR 每個(gè)色譜峰都有特征的峰寬W (VR2-VR1)越大，W越小分離效果越好 )3 . 1()(22/ )(21122112時(shí)可定量分離分離度SRRRRSRWWVVWWVVR二、萃取色層法分離提純高純稀土化和物 分離操作步驟 吸附洗滌淋洗（梯度淋洗） 使用樹脂 P507萃淋樹脂（選擇性高，淋洗酸度低）1. 萃取色層分離稀土的影響因素 固定相中P507的含量： Rs在P507=48%時(shí)顯示最大值 淋洗液酸度：酸度，色譜峰前移，峰高，峰寬，流出液中RE3+濃度，峰距（分離度RS） 淋洗液流速：流速理論塔板數(shù)RS 溫度：一般50為宜2. 萃取色層分離稀土的工藝實(shí)踐 裝柱負(fù)載淋洗淋洗液濃縮沉淀裝柱長徑比1720，樹脂粒度0.130.0