第六章 离子交换法分离稀土元素

稀土元素资源的分离提纯与加工利用技术研究第一章稀土元素资源概述稀土元素是指元素周期表中镧系元素和钪、钇两个元素。

这些元素具有独特的电子结构和化学性质，其中有很多元素具有磁、光、电、催化性等多种特殊性质，因此在现代工业和科研领域中应用广泛。

目前，稀土元素的产量主要来自中国，其次是澳大利亚、美国等。

由于稀土元素的广泛应用，其需求量也在逐年增加。

因此，稀土元素的分离提纯与加工利用技术研究变得尤为重要。

第二章稀土元素的分离提纯技术1.离子交换分离技术离子交换是一种通过离子载体的交换过滤离子的方法。

将分散在水溶液中的不同离子分子用同样质量的离子载体合并，达到交换的作用，即相同电荷的离子可以交互作用，达到分离的目的。

离子交换柱可以通过控制溶液的pH值，调节载体对不同离子的选择型，提高稀土元素的纯度。

2.溶剂萃取分离技术溶剂萃取分离技术是稀土元素提纯和分离的重要方法。

它是利用稀土元素在有机溶剂和水体系中的差异性，通过不同的萃取体系不断进行提纯和分离。

溶剂萃取技术能够大幅度提高稀土元素的纯度和出产率，同时还能够对低浓度稀土元素进行有效回收和利用。

3.离子选择性传感膜技术离子选择性传感膜技术是一种常用的稀土元素分离技术。

在传感膜的材料中，塞根盐和二茂铁钠等过渡金属离子的络合物是常见的离子选择性传感成分。

传感膜技术的优点是其具有快速、易操作、检测范围广等特点，并且能够进行连续监测、动态控制。

第三章稀土元素的加工利用技术稀土元素除了作为电子、光学、电器、新材料等领域的重要元素外，还具有广泛的其他应用领域。

以下是稀土元素的一些主要应用领域：1. 光学领域镪、铈、钕、铕、铽等稀土元素的比较强的荧光性能，使其广泛应用于光学领域，如LED照明、激光器等。

2. 电池领域钇、镝、镨、钕等稀土元素被广泛用于镍氢电池、锂离子电池、杂化动力电池等的正负极材料中，可以提高电池的电荷能力和循环寿命。

3. 医药领域钐、钆、铕等稀土元素具有一定的放射活性，因此广泛用于肿瘤治疗等领域。

化学分析中的分离技术化学分析中常常需要对混合物进行分离，进而对其单独成分进行定量分析。

分离技术在化学分析领域中具有重要的应用价值，其主要作用就是将混合物中的成分分离出来以进行独立的定量分析。

本文将从化学分析中的稀土元素分离、微生物蛋白质分离、食品中有毒有害物质的分离这三个方面，简要介绍几种常见的分离技术。

一、化学分析中的稀土元素分离稀土元素是一类非常重要的化学元素。

在科学技术、工业技术以及生物医学等领域中都有着广泛的应用。

而稀土元素分离技术，也是化学分析中的一个重要分支。

目前，稀土元素的分离技术主要有以下两种：1、萃取分离法：以稀土元素与有机配体的络合物具有较大不溶度差异，从而进行分离；2、离子交换分离法：根据稀土元素的化学性质差异，利用离子交换树脂的选择性吸附性质实现分离。

这两种分离技术各有优缺点，应根据具体情况选择。

二、微生物蛋白质分离微生物蛋白质分离技术是一项新型的分离技术，在化学分析领域中也具有重要应用价值。

该技术主要将微生物（如细菌、真菌等）中的蛋白质分离出来，以用于疾病的诊断、治疗等领域。

目前，常见的微生物蛋白质分离技术主要有：1、胶束电泳：利用胶束对微生物蛋白质进行电泳分离；2、透析分离法：透析分离法是通过分子大小的物理分离，实现分离目标蛋白质；3、交联凝胶电泳：该技术是利用蛋白质在磷酸盐溶液中的电荷差异进行分离。

三、食品中有毒有害物质的分离食品安全对人们健康至关重要，食品中的有毒有害物质是造成人们健康问题的主要来源之一，因此有必要对其进行分离。

目前，常见的食品中有毒有害物质的分离技术主要有：1、溶剂萃取法：利用物质溶解度的差异，将有毒有害物质与其他成分分离；2、净化柱分离法：通过利用特定化学试剂分离出有毒有害物质。

需要注意的是，食品中的有毒有害物质经常是微量存在的，因此在分离过程中需要对操作人员进行严格控制，以避免污染和误差的出现。

综上所述，化学分析中的分离技术在科学技术、医学以及工业技术等领域中具有广泛的应用。

稀土元素分离提取技术及应用研究随着科技的不断发展，很多高科技产业，如电子、信息、新能源等行业都对稀土元素的需求量越来越大。

而稀土元素是目前来说最为稀有的元素之一，其分离提取技术一直是研究的热点。

本篇文章将从稀土元素分离提取技术的研究现状、提取技术、应用等方面进行展开，希望能够对读者有所帮助。

一、稀土元素分离提取技术的研究现状稀土元素是元素周期表中的一个特殊区域，其中的元素被称为“稀土”，也被称为“稀土族”。

目前，稀土元素的分离提取技术已经取得了显著的成果，从传统的化学物理方法到生物技术手段的发展，不断推动着稀土元素分离提取技术的进步。

而纯度高、流程简单、效率高、环保等特点所带来的优势，使得稀土元素应用领域也逐步扩大。

二、稀土元素提取技术1、传统化学物理技术传统的化学物理技术中包括了溶浸-萃取法、离子交换法、溶剂萃取法等方法。

其中，溶浸-萃取法是目前应用最广泛的提取技术。

该技术是利用化学反应释放稀土元素，并通过滤液或萃取剂获得。

而离子交换法则是通过离子交换树脂来提取稀土元素。

溶剂萃取法则是将稀土元素在有机溶剂中进行分配和反吸附，常用的有三丁基磷酸盐和2-乙基己酸等。

2、新型的稀土元素提取技术除传统的化学物理技术外，新型的稀土元素提取技术也得到了广泛的研究。

例如，离子液体技术、膜分离技术、螯合剂萃取技术等都是在不断创新和进化之中。

其中离子液体技术具有无挥发性、可回收、低冻点等优点，逐步从实验室走向工业化生产。

膜分离技术逐步被应用在稀土元素分离提取领域，其具有高分离效率、操作简单方便等特点。

螯合剂萃取技术则是通过化学手段，使得稀土元素形成稳定的络合物，易于分离提取。

三、稀土元素应用稀土元素的应用领域涵盖了很多高科技行业。

例如，电子、信息、新能源等产业都需要大量的稀土元素。

其中，钕铁硼永磁材料、涂层材料、高效催化剂、光电材料等都是重要的应用领域。

尤其是在新能源领域，稀土元素被广泛应用于风电、太阳能、燃料电池等技术中。

离子型稀土提取及高效分离稀土元素是一组重要的非常规资源，广泛应用于电子、光电、磁性材料、催化剂等领域。

由于稀土元素在自然界中的分布较为分散和稀少，其提取和分离技术一直是稀土研究领域的核心问题之一。

离子型稀土提取及高效分离技术是一种常用的稀土元素分离方法，具有分离效果好、操作简便、高效率等优点。

离子型稀土提取的原理是基于稀土元素的离子交换性质。

在水溶液中，稀土元素以正离子的形式存在，与负离子交换剂发生离子交换反应，从而实现稀土元素的富集和分离。

离子交换剂通常选择具有高度选择性的树脂或膜材料，如离子交换树脂、离子交换膜等。

离子型稀土提取的过程主要包括吸附、洗脱和再生三个步骤。

首先，将含稀土元素的溶液与离子交换剂接触，稀土元素离子被吸附到离子交换剂表面。

然后，通过洗脱液将吸附在离子交换剂上的稀土元素离子从交换剂上脱附下来。

最后，再生离子交换剂以便进行下一轮的提取。

离子型稀土提取的关键是选择合适的离子交换剂。

离子交换剂的选择应考虑到其对稀土元素的选择性、稳定性和再生性能等因素。

常用的离子交换剂有磷酸酯型树脂、硫酸树脂、硝酸树脂等。

此外，还可以采用功能化离子交换膜，如聚合物离子交换膜、无机离子交换膜等。

高效分离是离子型稀土提取技术的一个重要特点。

通过优化提取条件，如溶液pH值、离子交换剂种类和浓度、溶液温度等，可以实现稀土元素的高效富集和分离。

此外，还可以借助其他分离技术，如溶剂萃取、离子交换层析、膜分离等，进一步提高稀土元素的分离效果。

离子型稀土提取及高效分离技术在稀土元素的开发利用中具有重要的应用价值。

通过该技术，可以实现对稀土元素的有效提取和分离，从而满足不同领域对稀土元素的需求。

同时，该技术还可以减少稀土元素的浪费和环境污染，具有较好的经济和环境效益。

离子型稀土提取及高效分离技术是一种重要的稀土元素分离方法，具有分离效果好、操作简便、高效率等优点。

通过选择合适的离子交换剂和优化提取条件，可以实现稀土元素的高效富集和分离，为稀土元素的开发利用提供了有效的技术手段。

第22卷第1期华东地质学院学报V ol122No11 1999年3月Journal of East China Geological Institute Sum65电解回收离子交换法分离稀土排出液的Cu和ED TA余明(无锡泰奥超纯材料公司,江苏省无锡市,214092)陈泉水(华东地质学院应用所,江西省临川市,344000)摘要首次提出了应用电解技术回收由高温高压离子交换法分离出的稀土排出液中的Cu和ED TA。

研究了电压、电解液流量、阳极液浓度等条件对电解效率的影响及p H值对电解尾液回收ED TA的影响。

确定了最佳工艺条件。

实践证明,本方法具有回收效率高,ED T A回收品质好,操作简单,成本低廉,污染小的特点。

适用于离子交换法分离稀土的生产。

关键词电解;离子交换;电解效率分类号TQ151.50前言在离子交换排代法分离稀土的工业生产中,通常采用ED TA为排代剂,Cu2+2H+为阻滞离子[1]。

由于ED T A价格昂贵,且用量大,因此E D TA的回收利用,特别是阻滞区段Cu2ED TA溶液的回收利用,对于降低生产成本,提高经济效益,具有十分重要的意义。

目前,国内外离子交换法生产上有多种回收Cu2ED T A的方法[2]。

如:硫酸酸化法、石灰除铜法、水合肼法、硫化氢沉淀法等。

这些方法,有的回收率低、成本高,有的条件严格、不易操作控制,使离子交换法生产稀土受到限制。

本文利用自制电解槽,以Na2CO3为阳极液、Cu2ED T A 为阴极液,电解回收处理Cu2ED TA溶液,不仅铜的回收率>99%,而且电解后的ED T A的回收率>86%,产品ED T A的质量接近分析纯。

这对降低离子交换法分离稀土的生产成本,具有十分重要的意义。

1原理在电解过程中,阳极室内通入Na2C O3溶液,阴极室内导入C u2ED T A溶液。

二者在电解收稿日期:1998206217槽内发生解离,使铜离子在阴极被还原成铜粉,而阳极内的钠离子进入阴极室,从而维持溶液电中性。

第六章离子交换分离法一、本章的教学目的与要求了解离子交换分离法的原理及应用二、授课主要内容§6－1 离子交换树脂的作用、性能和分类1.离子交换树脂的性能和作用2.离子交换树脂的分类§6—2 离子交换的基本理论§6-3 离子交换分离操作方法1．离子交换树脂选择2．树脂的处理市售的树脂，其粒度往往不均匀或粒度太小或不符合要求，或含有杂质，使3．仪器装置§6—4 柱上离子交换分离法§6—5 离子交换分离实例1、去离子水的制备2、试样中总盐量的测定3、干扰组分的分离4、痕量组分的富集§6—6 离子交换层析法一．原理：二．分离条件的选择三．应用示例三、重点、难点及对学生的要求掌握离子交换分离法的原理及分离条件的选择四、主要外语词汇ion change resin; cation resin; anion resin五、辅助教学情况（多媒体课件）六、复习思考题习题：1、离子交换树脂的作用、性能和分类2、子交换树脂的分类3、离子交换树脂选择如何利用离子交换树脂进行去离子水的制备、试样中总盐量的测定、干扰组分的分离、痕量组分的富集4、什么是树脂的交联度？如何表示？七、参考教材references《工业分析》机械工业出版社、重庆大学出版社，1997年，第一版《分离及复杂物质分析》邵令娴编，化学工业出版社，1984年，第一版第六章离子交换分离法沸泡石软化水，Ca2++2Na+Z═2Na++Ca2+Z2 (1905年)，用亚硫酸钠处理过的纸浆纤维上结合了磺酸基团而具有交换能力。

§6－1 离子交换树脂的作用、性能和分类一、离子交换树脂的性能和作用离子交换树脂是一种高分子聚合物，具有网状结构的骨架部分，树脂骨架十分稳定，对酸碱有机溶剂及一般弱的氧化剂不起作用，对热稳定，骨架上结合着许多可以交换的基团，如－SO3H、－COOH、季胺基、≡NOH等。

如聚苯乙烯酸基阳离子交换树脂，用苯乙烯和二乙烯基苯所得的聚合物经硫酸磺化制得。

稀土元素的分离提取技术稀土元素是指在地壳中分布比较稀少的一类元素，包括镝、钕、铕、镧等17种元素。

它们在电子、能源、通信、医疗等领域具有重要应用价值。

对于世界各国而言，稀土元素是一种十分重要的策略性资源。

目前，全球绝大多数稀土元素产自中国，因此其他各国都在积极开发本国的稀土资源。

由于稀土元素的分离提取相对困难，因此稀土元素的分离提取技术一直是一个研究热点。

一、传统的稀土元素分离提取技术传统的稀土元素分离提取技术主要分为化学法和物理法两大类。

1. 化学法化学法是指通过化学反应将目标物与其他杂质物分离开来，该方法主要包括溶剂萃取、离子交换、萃取分离、熔盐电解等。

其中，溶剂萃取技术是稀土元素的主要分离技术之一。

该方法利用稀土元素与有机物相互作用的特性，在有机相和水相之间达到分离的目的。

然而，溶剂萃取技术有许多不足之处，例如生产过程复杂，废液危害环境，易造成工业事故等。

2. 物理法物理法是指通过物理特性分离目标物和杂质物，该方法主要包括离心法、纤维素吸附、树脂吸附等。

其中，离心法是该技术的主要代表。

其原理是：将混合溶液经离心分离器离心分离，将其中不同密度的物体分离开来。

离心法具有操作简单，适用范围广等优点。

但是，该方法的分离效率还有待提高。

二、新型的稀土元素分离提取技术传统的稀土元素分离提取技术存在许多问题，例如工艺过程复杂、环境污染等。

因此，研究人员一直在寻找新型的稀土元素分离提取技术。

目前，新型的稀土元素分离提取技术主要有以下几种。

1. 超声波分离技术超声波分离技术利用超声波的作用原理将溶剂中的稀土元素和杂质分离开来。

其原理是：将超声波传导于液体中时，会产生强烈的高频振动，导致液体中的稀土元素与杂质发生分离。

该技术具有分离效率高、分离速度快等优点。

但是，其仍存在部分稀土元素分离效果不理想等问题。

2. 磁分离技术磁分离技术是指通过磁场力将混合溶液中的稀土元素和杂质分离开来。

其原理是：利用强磁场将混合溶液分离成磁性物质和非磁性物质。

2021年第01期151中国高新科技TECHNOLOGY APPLICATION | 技术应用18世纪末，那些不溶于水的固态氧化物被人们称之为“土”，因此被认为是以化合物的形式存在于自然界中，其存储量巨大，但提取难度高，因此应用量较少，故得名“稀土”。

稀土元素包括2部分：元素周期表中的镧系元素：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥；与之密切相关的钪、钇元素，共17种。

氟碳铈矿、独居石、铈硅石、褐帘石（含有稀土镧和稀有金属钒）是已知的250种稀土矿物中最重要的几种之一。

以独居石为例，一般情况下为黄褐色或棕色，矿石内部富含有稀土元素，具备经济采掘效用，常见于中国、泰国、澳大利亚、巴西以及印度的近海地区。

近几年，随着工业需求量的增加，市场环境的不断完善，科技总体水平的提升，我国已成为稀土出口国中出口量最大的国家。

针对国内情况，稀土材料为新兴技术产业的持续发展起到了关键性的作用。

当今世界，尤其是发达国家，高技术产业的蓬勃发展依赖于中国的稀土材料，也为我国创新型企业的发展提供了资源和技术上的支持。

目前已知的电子、农业、冶金、环境保护、陶瓷和纺织业等领域均需要稀土元素。

例如稀土元素在磁、光、电方面的优异性能，是许多高新材料不可或缺的基础，具体可用于计算机通信和高速公路信息记录及储备等方面。

在农业领域，稀土农用技术已相当成熟了，例如采用适量浓度的氧化镧和氧化钆等纳米颗粒可以很好地促进油菜、卷心菜和黄瓜等农作物根部发育。

生物体内酶的活性对生物的生长发育起着至关重要的作用，而稀土可以诱导种子产生新的酶，以提高植物活性，使种子快速萌发成长，提高其发芽率和存活率。

此外，经过稀土处理的种子品质也会大大提升，在本质上促进了植物的生长从而在农业方面提供更多的帮助和便利。

冶金领域对稀土的使用较为常见，它通常用作钢的添加剂和铸铁的球化剂。

20世纪40年代，稀土开始在铸铁中广泛应用，稀土能与铁水之中的氧、硫发生化学反应，从而达到去除氧和硫的作用。

离子交换法分离稀土元素离子交换法分离稀土元素摘要：从树脂吸附、淋洗、萃取剂几个方面，对稀土离子交换和萃淋树脂色层法分离过程中有关稀土配位化合物问题进行了简要的综述。

Abstract： T he pa per concisely r ecount's a questio n concerning r are ear th complex in pr ocess o f io n ex chang e separ ation and ex tr actio n chr omato gr ahy in the field o f resin adso rpting ,eluting,ex tractant.关键词：离子交换法分离技术稀土元素1.前言我国稀土资源丰富，发展稀土的深度加工是提高经济效益的重要手段。

稀土的分离具有很多特殊性，如含稀土的矿物均为含多种金属的共生矿，稀土品位较低，稀土元素间化学性质极相似，分离困难。

因将配合物引入稀土元素的分离，从而使稀土的分离化学得以迅猛发展人们为了寻找更有效的离子交换的淋洗剂和选择性更高的萃取剂，开展了大量的稀土溶液配位化学的研究工作，可以说稀土配位化学的发展就是从这里开始的。

目前，虽然在工业上分离稀土元素的方法有离子交换法、溶剂萃取法、化学分离法等，但在高纯稀土元素的生产及重稀土元素的分离方面，离子交换法具有明显的优点，是其他分离方法所不能比拟的。

用氨致鳌合剂作展开剂的离子交换法早巳成为制备稀土的重要方法。

目前，虽然升温、高压技术强化离子交换过程的研究和应用，使该法的效率得到显著的改进，克服了常温常压下离子交换法所存在的周期长、产率低等缺点。

2.离子交换法2.1原理离子交换法即离子交换色层分离法。

离子交换色层技术被用于单一稀土的分离和净化已有60余年的历史。

二十世纪40年代由于使用羧酸类配合剂作为淋洗剂，使离子交换色层法成功地应用于稀土元素的分离。

二十世纪50年代改用胺基羧酸作淋洗剂提高了分离效果，使离子交换色层法成为当时唯一的一种制备高纯单一稀土化合物的手段。