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、液膜分離技術的基本概念及原理 二、液膜傳質速率 三、乳化液膜體系的技術操作第二節(jié) 萃取色層分離稀土 一、液膜分離技術的基本概念及原理1.支撐液膜 把含有流動載體（如萃取劑）與有機溶劑所組成的有機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（溶劑）流動載體（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 選擇性遷移的機理金屬離子可萃性差異 推動力化學位梯度（如pH梯度）逆向遷移機理）同向遷移機理1）.逆向遷移機理例：用P507作流動載體萃

2、取稀土 稀土料液與膜外部界面的萃取反應 RE3+ + 3(HA)2 RE(HA2)3+3H+ 膜內相與膜內界面的反萃反應 RE(HA2)3+3H+ RE3+ + 3(HA)2pH=4-54-6mol/L HCl2）.同向遷移機理例：用堿性萃取劑（叔胺，季銨鹽）流動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、體系的技術操作 特點: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)調節(jié)稀土滲浸液pH=52)混合，150200 r/min攪拌 影響因素 膜內相種類: HCl時,稀土萃取率99%, H2SO4時,稀土萃取率25%, 酸度：膜內相HCl濃度RE提取率；膜穩(wěn)定性；遷移速度

4、水乳比液膜用量；膜內相RE濃度，提取率適宜水乳比500:1520澄清及后處理 破乳熱學、化學、超聲、離心、高壓靜電凝聚設備: 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載體（樹脂）為固定相的色層分離法 優(yōu)點： 高選擇性（萃?。?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%），結合牢固，使用壽命長料液淋洗劑（移動相）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保留體積分數(shù)金屬離子在流動相中的分離系數(shù)分配系數(shù)D=(VR-Vm)/VsCs:固定相中的金屬濃度Cm:流動相中的金屬濃度Ns:固定相中的金屬摩爾數(shù)Nm:流動相中的金屬摩爾數(shù)Vs:固定相（樹脂）體積Vm:流動相體積(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（移動相）固定相2.分離度（分辨率） 每個組成都有一個色譜峰，且有特定的保留體積VR 每個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踐 裝柱負載淋洗淋洗液濃縮沉淀裝柱長徑比1720，樹脂粒度0.130.0