第五章 液膜萃取及萃取色层法分离提取稀土元素 稀土金属冶金 教学课件

1、第五章 液膜萃取及萃取色层法 分离提取稀土元素 第一节 液膜萃取分离稀土 一、液膜分离技术的基本概念及原理 二、液膜传质速率 三、乳化液膜体系的技术操作 第二节 萃取色层分离稀土 一、液膜分离技术的基本概念及原理 1.支撑液膜 把含有流动载体（如萃 取剂）与有机溶剂所组 成的有机相吸着在惰性 的微孔聚合体膜上所组 成液膜 2.乳状液膜 由基质（溶剂）流动 载体（萃取剂）表面 活性剂组成 以小乳滴形式分散于料 液之中 液膜 膜内相 (反萃液) 膜外相(料液) 图2b 乳状液膜示意图 3 基本原理 选择性迁移的机理金属离子可萃性差异 推动力化学位梯度（如pH梯度） ）逆向迁移机理 ）同向迁移机理

2、1）.逆向迁移机理 例：用P507作流动载体萃取稀土 稀土料液与膜外部界面的萃取反应 RE3+ + 3(HA)2 RE(HA2)3+3H+ 膜内相与膜内界面的反萃反应 RE(HA2)3+3H+ RE3+ + 3(HA)2 pH=4-5 4-6mol/L HCl 2）.同向迁移机理 例：用碱性萃取剂（叔胺，季铵盐）流动载体萃取金属 配合阴离子 UO2(SO4)42- + 2H+2R3N (R3NH)2UO2(SO4)2 萃取 反萃 二、液膜传质速率 N1从体积V1迁移出的摩尔数 P渗透系数 CI、CII膜两侧溶液I和II在膜界面处的浓度 S膜的面积 膜的厚度 乳化液滴半径，比表面积 表面活性剂影

3、响液滴的大小及液膜的厚度 )CC( PS dt dN II I 1 三、乳化液膜体系的技术操作 特点:萃取、反萃合二为一；萃取剂用量少、成本低 液膜分离的一般流程 乳状液膜从低含量稀土浸出液中回收稀土 制膜 混合（萃取剂溶剂表面活性剂膜内相） 搅拌生成油包水（W/O）乳状液 稳定性特别重要（以破损率表示） 破乳率=膜外相中酸的总量原始酸的总量 如放置hr后， 2，稳定 影响液膜稳定性及稀土分离效果的因素 胺类（N205)优于酯类（span 80） N205用量分离效果 步骤1)调节稀土渗浸液pH=5 2)混合，150200 r/min搅拌 影响因素 膜内相种类: HCl时,稀土萃取率99%,

4、H2SO4时,稀土萃取率25%, 酸度：膜内相HCl浓度RE提取率；膜稳定性； 迁移速度 水乳比液膜用量；膜内相RE浓度，提取率 适宜水乳比500:1520 澄清及后处理 破乳热学、化学、超声、离心、高压静电凝聚 设备: 与萃取类似 液膜萃取 第二节 萃取色层法分离 概述 一、萃取色层分离过程中的基本概念 二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和 物 定义 以含有萃取剂的有机载体（树脂）为固定相的色层分 离法 优点： 高选择性（萃取）+高效性（离子交换） 固定相的种类 1)浸渍树脂 疏水硅球上吸附萃取剂 2)萃淋树脂 用悬浮聚合原理( )将萃取剂固定在有机高分子 化合物上得到的树脂，萃淋树脂萃取剂浓

5、度高 （40%60%），结合牢固，使用寿命长 料液淋洗剂（移动相） 固定相 萃取色层概述 例：悬浮聚合法合成CL-P204 悬浮有机相组成: 苯乙烯二乙烯苯P204 +引发剂（过氧化乙烯，过氧化苯甲酰等） 水相组成: 纯水分散剂（甲基纤维素，羟乙基纤维素等） 条件: 85，保温12hr, 95,保温10hr 水相 悬浮有机相 一、萃取色层分离的基本原理 分配系数与分离系数 smmR m s mm ss m s sm m ms VDVRVV V V D VC VC N N NN N R DD CCD /: 1 1 1 1 1 1 : /: /: 21 保留体积 分数金属离子在流动相中的 分离系数

6、 分配系数 D=(VR-Vm)/Vs Cs:固定相中的金属浓度Cm:流动相中的金属浓度 Ns:固定相中的金属摩尔数Nm:流动相中的金属摩尔数 Vs:固定相（树脂）体积Vm:流动相体积(色柱自由体积) 保留体积VR 浓 度 单组成色谱图 吸附带 料液淋洗剂（移动相） 固定相 2.分离度（分辨率） 每个组成都有一个色谱峰，且有特定的保留体积VR 每个色谱峰都有特征的峰宽W (VR2-VR1)越大，W越小分离效果越好 )3 . 1( )(2 2/ )( 21 12 21 12 时可定量分离分离度 S RRRR S R WW VV WW VV R 二、萃取色层法分离提纯高纯稀土化和物 分离操作步骤 吸附洗涤淋洗（梯度淋洗） 使用树脂 P507萃淋树脂（选择性高，淋洗酸度低） 1. 萃取色层分离稀土的影响因素 固定相中P507的含量： Rs在P507=48%时显示最大值 淋洗液酸度：酸度，色谱峰前移，峰高，峰宽，流出液 中RE3+浓度，峰距（分离度RS） 淋洗液流速：流速理论塔板数RS 温度：一般50为宜 2. 萃取色层分离稀土的工艺实践 装柱负载淋洗淋洗液浓缩沉淀 装柱长径比1720，树脂粒度0.13