8.3 P 204萃取稀土分配比的测定及分配比与pH 值的关系
8.3.1 实验目的
1、掌握稀土萃取过程中分配比和分离系数的概念。
2、熟悉分配比和分离系数的测定及计算方法。
3、验证P 204萃取分离比及分离系数与pH 值的关系。
8.3.2 实验原理
有机溶剂萃取法分离相似元素是依据元素在两相中的分配为基础的。其分配比以“D”
表示：
C D C =有水
(8-9)
式中：C 有——元素在有机相中平衡总浓度 C 水——元素在水相中平衡总浓度
本实验用1MP 204——磺化煤油萃取剂和0.1M 的NdCl 3以及PrCl 3水溶液的萃取体系，料液pH 值分别为0.5、1.0、1.5、2.0时以1:1相比，在分液漏斗中进行测定，萃取反应如下：
Nd 水3++3(HA)2有机= Nd(HA 2)3有机+3H 水+ (8-10) Pr 水3++3(HA)2有机= Pr(HA 2)3有机+3H 水+ (8-11)
其平衡常数（以Nd 为例）：
()[]3
23332Nd HA H K Nd HA +
⎡⎤⎡⎤⋅⎣⎦⎣⎦⎡⎤⋅⎣⎦＋
水有有
水
＝ (8-12) 因分配比为：
()223Nd HA D Nd +
⎡⎤⎣⎦⎡⎤⎣⎦
有水
＝ (8-13) 则
()3
2HA D K H ⎡⎤⎣⎦=⎡⎤⎣⎦
有＋
水
(8-14) 从K 和D 是与[H +]3成反比，亦即水相酸度增高（pH 值降低）。分配比减小。
用上述四种pH 值溶液测定分配比D 后，绘D ——pH 值关系曲线，并进行讨论。 分离系数是指含有两种以上的溶质的溶液在同一萃取体系、同样萃取条件下进行萃取分离时，各溶质分配比D 之间比值，用于表示两溶质之间的分离效果。其计算公式为：
βA/B =D A /D B = C A 有·C B 水/ C A 水·C B 有 (8-15)
式中：D A 、D B 表示A 、B 两种溶质的分配比，通常以分配比较大者记为A ，表示易萃组分，较小者记为B ，表示难萃组分。
8.3.3实验设备及仪器
PHS-5型酸度计；恒温水浴振荡器；分液漏斗；量筒；移液管；三角瓶；碱式滴定管。
萃取操作示意图如图8.3-1所示：
有机相制备水相
有机相水相
水相
化学分析
有机相
水相
化学分析
有机相循环利用
萃取15min混合液静止分层
3次反萃取
8.3.4实验原料及试剂
P204萃取剂；EDTA 0.1M；稀土Nd和Pr料液0.1MpH值0.5～2.0各四种；六次甲基四胺。
8.3.5 实验步骤
1、用移液管分别取料液10ml，萃取剂10ml置于50ml分液漏斗中（平行取料液三个个），将漏斗盖塞紧。
2、将分液漏斗放于恒温水浴振荡器上，恒温30℃，振荡5分钟以使两相充分接触达到平衡，而后取下置于漏斗架上静置5分钟。
3、待水相与有机相完全分离后，将下层的水相放入50ml三角瓶中。
4、取水相试样分析其中稀土含量（采用EDTA络合滴定）。
测定方法为：平行取水相三份，各2ml置于50ml三角瓶中，用蒸馏水稀释至15～20ml 后加10%水杨酸3～4滴，抗坏血酸1～2滴，二甲酚橙4～5滴，加固体六次甲基四胺至溶液呈紫红色（pH=5.5），用0.1MEDTA滴定由红色变为黄色即为终点。依据N1V1=N2V2根据EDTA消耗量即可算出水相中稀土浓度。取算数平均值。
5、有机相加入6M盐酸10ml进行反萃，其操作过程重复步骤2、3。
6、三次重复步骤5，将得到的30ml反萃液，进行步骤4的测定稀土操作。
7、根据步骤4和步骤6所得到的试验数据，根据实验原理中的分配比和分离系数的计算方法进行计算。
8.3.6 数据整理与分析
1、对每个步骤的实验条件及试验数据做好详细的记录，保存原始记录。
2、根据实验结果填写下表。
8.3-1实验数据表
4、实验结束后，写出实验报告，回答思考题。
8.3.7 注意事项：
操作恒温水浴振荡器时，应确认分液漏斗应盖紧，以免振荡过程中有漏液情况发生。
8.2.8 思考题
1、查阅文献说明P204萃取稀土离子过程中，有机相P204与稀土离子的反应原理？
2、萃取过程中，稀土元素Nd和Pr的分配比与分离系数与pH值的关系是什么？
3、根据实验所得到的信息，请对于如何提高稀土元素在P204萃取过程的分配比和分离系数提出自己的建议？
