㈠ 基於vc 與plc的自動化生產線中控系統'
自動線是能實現產品生產過程自動化的一種機器體系,通過採用一套能自動進行加工、檢測、裝卸、運輸的機器設備,組成高度連續的、完全自動化的生產線,來實現產品的生產,從而提高工作效率。降低生產成本、提高加工質量、快速更換產品,是機械製造業競爭和發展的基礎,也是機械製造業技術水平的標志,它的發展趨勢是提高可調性,擴大工藝范圍,提高加工精度和自動化程度,同計算機結合實現整體自動化車間與自動化工廠。
自動生產線是在流水線的基礎上逐漸發展起來的,它不僅要求線體上各種機械加工裝置能自動地完成預定的各道工序,達到相應的工藝要求,生產出合格的產品,為了能夠實現這個目標,可以採用自動輸送和其他一些輔助裝置,根據工藝順序把不同的機械加工裝置組成一個整體,各個部件之間的動作是通過氣壓系統和電氣制動系統組合起來的,使它能夠實現規定的程序而進行自動工作,這種自動工作的機械裝置系統被我們稱為自動生產線。
現在科學技術日新月異,在工業生產中自動化生產技術也使用得非常的普遍了,並且在電子和機械製造等領域已經研究並生產出許多各種類型的自動生產線,正是因為這些自動生產線的飛速發展和廣泛使用,提高了我們的生產效率及產品的質量、改善了工作的條件、降低了能源的損耗、節約了材料等等,在各方各面都獲得了顯著的效果。
自動生產線能構成一個完整的系統,是由於它是綜合了感測技術、驅動技術、機械技術、介面技術、計算機技術等技術,自動生產線在各國有著各種生產的需要,有效的綜合及組織,來優化整體的設備,自動生產線雖然是源於傳統的流水生產線,但它的功效是遠遠優於傳統流水生產線,並且還有著多種顯著的區別,其主要的特點是自動生產線有非常高的自動化控制,還有傳統流水生產線所沒有的精密的生產節奏,它是一個統一的自動控制系統,其工作要按照規定的工序順序來完成。
在各個不同的應用領域,不同種類的自動線的結構不同,大小也不同,功能也不同,它們基本都包含檢測、機械本體、信息處理、輸入、輸出介面部分以及執行機構等五部分。
但是不論哪種自動生產線,在功能上都必須能實現控制、運轉、驅動和檢測等,並且控制功能是電子裝置來完成的。自動生產線在生產中,所有感測器用來檢測信號,控制裝置再運算、變換、存儲其檢測信號,再通過其介面電路向執行機構給出指令來實現相應的工作。感測器檢測生產線上位置、溫度、壓力、流量等信號,來讓信息處理部件分析處理,驅動功能是液壓缸電動機、電磁閥、氣壓閥、機械手等執行部件實現的。其機械部分是自動生產線的主體部分。
離子交換層析(Ion Exchange Chromatography簡稱為IEC)是以離子交換劑為固定相,依據流動相中的組分離子與交換劑上的平衡離子進行可逆交換時的結合力大小的差別而進行分離的一種層析方法。1848年,Thompson等人在研究土壤鹼性物質交換過程中發現離子交換現象。本世紀40年代,出現了具有穩定交換特性的聚苯乙烯離子交換樹脂。50年代,離子交換層析進入生物化學領域,應用於氨基酸的分析。目前離子交換層析仍是生物化學領域中常用的一種層析方法,廣泛的應用於各種生化物質如氨基酸、蛋白、糖類、核苷酸等的分離純化。常用的離子交換劑有:離子交換纖維素、離子交換葡聚糖和離子交換樹脂 。
離子交換層析中,基質是由帶有電荷的樹脂或纖維素組成。帶有正電荷的稱之陰離子交換樹脂;而帶有負電荷的稱之陽離子樹脂。離子交換層析同樣可以用於蛋白質的分離純化。由於蛋白質也有等電點,當蛋白質處於不同的pH條件下,其帶電狀況也不同。陰離子交換基質結合帶有負電荷的蛋白質,所以這類蛋白質被留在柱子上,然後通過提高洗脫液中的鹽濃度等措施,將
吸附在柱子上的蛋白質洗脫下來。結合較弱的蛋白質首先被洗脫下來。反之陽離子交換基質結合帶有正電荷的蛋白質,結合的蛋白可以通過逐步增加洗脫液中的鹽濃度或是提高洗脫液的pH值洗脫下來。
⒈離子交換劑預處理和裝柱對於離子交換纖維素要用流水洗去少量碎的不易沉澱的顆粒,以保證有較好的均勻度,對於已溶脹好的產品則不必經這一步驟。溶脹的交換劑使用前要用稀酸或稀鹼處理,使之成為帶H+或OH-的交換劑型。陰離子交換劑常用「鹼-酸-鹼」處理,使最終轉為-OH-型或鹽型交換劑;對於陽離子交換劑則用「酸-鹼-酸」處理,使最終轉為-H-型交換劑。洗滌好的纖維素使用前必須平衡至所需的pH和離子強度。已平衡的交換劑在裝柱前還要減壓除氣泡。為了避免顆粒大小不等的交換劑在自然沉降時分層,要適當加壓裝柱,同時使柱床壓緊,減少死體積,有利於解析度的提高。柱子裝好後再用起始緩沖液淋洗,直至達到充分平衡方可使用。
⒉加樣與洗脫加樣:層析所用的樣品應與起始緩沖液有相同的pH和離子強度,所選定的pH值應落在交換劑與被結合物有相反電荷的范圍,同時要注意離子強度應低,可用透析、凝膠過濾或稀釋法達此目的。樣品中的不溶物應在透析後或凝膠過濾前,以離心法除去。為了達到滿意的分離效果,上樣量要適當,不要超過柱的負荷能力。柱的負荷能力可用交換容量來推算,通常上樣量為交換劑交換總量的1%-5%。
洗脫:已結合樣品的離子交換前,可通過改變溶液的pH或改變離子強度的方法將結合物洗脫,也可同時改變pH與離子強度。為了使復雜的組份分離完全,往往需要逐步改變pH或離子強度,其中最簡單的方法是階段洗脫法,即分次將不同pH與離子強度的溶液加入,使不同成分逐步洗脫。由於這種洗脫pH與離子強度的變化大,使許多洗脫體積相近的成分同時洗脫,純度較差,不適宜精細的分離。最好的洗脫方法是連續梯度洗脫,洗脫裝置見圖16-6.兩個容器放於同一水平上,第一個容器盛有一定pH的緩沖液,第二個容器含有高鹽濃度或不同pH的緩沖液,兩容器連通,第一個容器與柱相連,當溶液由第一容器流入柱時,第二容器中的溶液就會自動來補充,經攪拌與第一容器的溶液相混合,這樣流入柱中的緩沖液的洗脫能力即成梯度變化。第一容器中任何時間的濃度都可用下式進行計算:
C=C2-(C2-C1)(1-V)A2/A1
式中A1、A2分別代表兩容器的截面積:C1、C2分別表示容器中溶液的濃度;V為流出體積對總體積之比。當A1=A2時為線性梯度,當A1>A2時為凹形梯度,A1>A2時為凸形梯度。
洗脫時應滿足以下要求:①洗脫液體積應足夠大,一般要幾十倍於床體積,從而使分離的各峰不致於太擁擠。②梯度的上限要足夠高,使緊密吸附的物質能被洗脫下來。③梯度不要上升太快,要恰好使移動的區帶在快到柱末端時達到解吸狀態。目的物的過早解吸,會引起區帶擴散;而目的物的過晚解吸會使峰形過寬。
⒊洗脫餾份的分析按一定體積(5-10ml/管)收集的洗脫液可逐管進行測定,得到層析圖譜。依實驗目的的不同,可採用適宜的檢測方法(生物活性測定、免疫學測定等)確定圖譜中目的物的位置,並回收目的物。
⒋離子交換劑的再生與保存離子交換劑可在柱上再生。如離子交換纖維素可用2mol/:NaCl淋洗柱,若有強吸附物則可用0.1mol/LNaOH洗柱;若有脂溶性物質則可用非離子型去污劑洗柱後再生,也可用乙醇洗滌,其順序為:0.5mol/LNaOH-水-乙醇-水-20%NaOH-水。保存離子交換劑時要加防腐劑。對陰離子交換劑宜用0.002%氯已定(洗必泰),陽離子交換劑可用乙基硫柳汞(0.005%)。有些產品建立用0.02%疊氮鈉。
⒌離子交換層析的應用離子交換層析技術已廣泛用於各學科領域。在生物化學及臨床生化檢驗中主要用於分離氨基酸、多肽及蛋白質,也可用於分離核酸、核苷酸及其它帶電荷的生物分子。
概念
層析是「色層分析」的簡稱。利用各組分物理性質的不同,將多組分混合物進行分離及測定的方法。有吸附層析、分配層析兩種。一般用於有機化合物、金屬離子、氨基酸等的分析。
層析(chromatography)利用物質在固定相與流動相之間不同的分配比例,達到分離目的的技術。層析對生物大分子如蛋白質和核酸等復雜的有機物的混合物的分離分析有極高的分辨力。
[編輯本段]語源學
chrome意為「色彩」,graphy源自希臘文,意為「寫」。色譜為層析的同義語,都是從英語chromatography譯來的。
層析(色譜) chromatograpby
在把微細分散的固體或是附著於固體表面的液體作為固定相,把液體(與上述液體不相混合的)或氣體作為移動相的系統中,使試料混合物中的各成分邊保持向兩相分布的平衡狀態邊移動,利用各成分對固定相親和力不同所引起的移動速度差,將它們彼此分離開的定性與定量分析方法,稱為層析,亦稱色譜法。根據移動相種類的不同,分為液體層析、氣體層析二種。用作固定相的有矽膠、活性炭、氧化鋁、離子交換樹脂、離子交換纖維等,或是在硅藻土和纖維素那樣的無活性的載體上附著適當的液體,也可使用其他物質。將作為固定相的微細粉末狀物質裝入細長形圓筒中進行的層析稱為柱層析(column chromatogra-phy),在玻璃板上塗上一層薄而均的物質作為固定相的稱為薄層層析(thin-layer chromatography),後者可與用濾紙作為固定相的紙上層析進行同樣的分析,即在固定相的一端,點上微量試料,在密閉容器中,使移動相(液體)從此端滲入,移動接近另一端。通過這種展開操作,各成分呈斑點狀移動到各自的位置上,再根據Rf值的測定進行鑒定。當斑點不易為肉眼觀察時,可利用適當的顯色劑,或通過紫外燈下產生熒光的方法進行觀察。也可採用在第一種移動相展開後再用另一移動相進行展開(這時的展開方向應與原方向垂直),使各成分分離完全的雙相層析(two-dimensional chromatography)。分離後,將斑點位置的固定相切取下來,把其中含有來自試料的物質提取進行定量分析。但為制備與定量,柱層析則更為適宜。在柱層析中,移動相從加入試料的一端展開到達另一端後,繼續展開使各成分和移動相一起向柱外分別溶出,這就是廣泛使用的所謂洗提層析(elution chromatography)。層析根據固定相與溶質(試料)間親和力的差異分為吸附型、分配型、離子交換型(離子交換層析)等三種類型。但這並不是很嚴格的,有時常見到其中間類型。此外,近來也應用親和層析,即將與基質類似的化合物(通常為共價鍵)結合到固定相上,再利用其特異的親和性沉澱與其對應的特定的酶或蛋白質。
[編輯本段]類別
◆按層析的機理劃分:
吸附層析、分配層析、離子交換層析、凝膠過濾層析、親和層析等。
吸附層析:利用吸附劑表面對不同組分吸附性能的差異,達到分離鑒定的目的。
分配層析:利用不同組分在流動相和固定相之間的分配系數不同,使之分離。
離子交換層析:利用不同組分對離子交換劑親和力的不同。
凝膠層析:利用某些凝膠對於不同分子大小的組分阻滯作用的不同。
◆按流動相與固定相的不同劃分:
氣相層析、液相層析。這兩大類層析是以流動相不同來劃分的。如同時區分流動相和固定相,劃分為:氣固層析、氣液層析、液固層析和液液層析等。
◆按操作形式劃分:
柱層析、紙層析、薄層層析、高效液相層析等。
柱層析:將固定相裝於柱內,使樣品沿一個方向移動而達到分離。
紙層析:用濾紙做液體的載體,點樣後,用流動相展開,以達到分離鑒定的目的。
薄層層析:將適當粒度的吸附劑鋪成薄層,以紙層析類似的方法進行物質的分離和鑒定。
以上劃分無嚴格界限,有些名稱相互交叉,如親和層析應屬於一種特殊的吸附層析,紙層析是一種分配層析,柱層析可做各種層析。
[編輯本段]基本原理
層析須在兩相系統間進行。一相是固定相,需支持物,是固體或液體。另一相為流動相,是液體或氣體。當流動相流經固定相時,被分離物質在兩相間的分配,由平衡狀態到失去平衡到又恢復平衡,即不斷經歷吸附和解吸的過程。隨著流動相不斷向前流動,被分離物質間出現向前移動的速率差異,由開始的單一區帶逐漸分離出許多區帶,這個過程叫展層。
系數K是物質在兩相中的濃度比。K值大,則在固定相中吸附牢,K值小吸附差。各物質間的K值差別大,則易被分離。不同類型層析的K值含義不同,可視為吸附平衡常數,分配常數或離子交換常數等。
研究層析現象而發展的塔板理論,與有機化學實驗中的分餾法原理有些相似。被分餾的有機溶劑在分餾柱內的填充物上形成許多熱交換層,從而把低沸點溶劑先分餾出來,達到純化的目的。在層析時用理論塔板數n來衡量層析效能。
tR為物質在層析柱上的保留時間,W為洗脫下來的物質峰形的寬度。n值愈大表示層析柱的效能愈高。如用理論塔板高度H表示,則包含了層析柱長度的因子。
式中L為層析柱的柱長。H值越大,則柱效越低。
此外影響層析分離效果的還有渦流擴散、縱向擴散和傳質阻抗等因素。因此選擇層析固定相支持物的粒度、均勻度等物理性能,流動相的層析系統和溫度等都是做好層析的關鍵。
[編輯本段]幾種常用的層析
◆吸附層析
吸附劑的吸附力強弱,是由能否有效地接受或供給電子,或提供和接受活潑氫來決定。被吸附物的化學結構如與吸附劑有相似的電子特性,吸附就更牢固。常用吸附劑的吸附力的強弱順序為:活性炭、氧化鋁、硅膠、氧化鎂、碳酸鈣、磷酸鈣、石膏、纖維素、澱粉和糖等。以活性炭的吸附力最強。吸附劑在使用前須先用加熱脫水等方法活化。大多數吸附劑遇水即鈍化,因此吸附層析大多用於能溶於有機溶劑的有機化合物的分離,較少用於無機化合物。洗脫溶劑的解析能力的強弱順序是:醋酸、水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯、醚、氯仿、苯、四氯化碳和己烷等。為了能得到較好的分離效果,常用兩種或數種不同強度的溶劑按一定比例混合,得到合適洗脫能力的溶劑系統,以獲得最佳分離效果。
◆分配層析
在支持物上形成部分互溶的兩相系統。一般是水相和有機溶劑相。常用支持物是硅膠、纖維素和澱粉等,這些親水物質能儲留相當量的水。被分離物質在兩相中都能溶解,但分配比率不同,展層時就會形成以不同速度向前移動的區帶。
◆離子交換層析
支持物是人工交聯的帶有能解離基團的有機高分子,如離子交換樹脂、離子交換纖維素、離子交換凝膠等。帶陽離子基團的,如磺酸基(—SO3H)、羧甲基(—CH2COOH)和磷酸基等為陽離子交換劑。帶陰離子基團的,如DEAE—(二乙基胺乙基)和QAE—(四級胺乙基)等為陰離子交換劑。離子交換層析只適用於能在水中解離的化合物,包括有機物和無機物。對於蛋白質、核酸、氨基酸及核苷酸的分離分析有極好的分辨力。離子交換基團在水溶液中解離後,能吸引水中被分離物的離子,各種物質在離子交換劑上的離子濃度與周圍溶液的離子濃度保持平衡狀態,各種離子有不同的交換常數,K值愈高,被吸附愈牢。洗脫時,增加溶液的離子強度,如改變pH,增加鹽濃度,離子被取代而解吸下來。洗脫過程中,按K值不同,分成不同的區帶。
◆凝膠過濾層析
支持物是人工合成的交聯高聚物,在水中膨脹後成為凝膠。凝膠內為內水層,凝膠周圍的水為外水層。控制交聯度以形成不同孔徑的網狀結構。交聯度小的孔徑大,交聯度大的孔徑小。凝膠只允許被分離物質中小於孔徑的分子進入,大於孔徑的分子被排斥在外水層,最先被洗脫下來。而進入孔徑的分子也按分子量大小大致分離成不同的區帶。選擇不同規格的凝膠,可把一個混合物按分子量的差異分成不同的組分。這種方法曾被稱為分子篩。目前常用的凝膠商品有:葡聚糖凝膠(sephadex)、聚丙烯醯胺凝膠(bio-gel)、瓊脂糖凝膠(sepharose)和聚苯乙烯凝膠(styragel)等。
◆親和層析
在一對有專一的相互作用的物質中,把其中之一聯結在支持物上,用於純化相對的另一物質。常見的親和對如:酶和抑制劑,抗原和抗體,激素和受體等。支持物為瓊脂糖或纖維素等。
◆氣相層析
屬於分配層析或吸附層析,僅適用於分析分離揮發性和低揮發性物質。固定相是在惰性支持物(如磨細的耐火磚)上覆蓋一層高沸點液體,如硅油、高沸點石蠟和油脂、環氧類聚合物。外塗層約為支持物重量的20%。分析時操作溫度范圍,一般從室溫到200℃。特殊的層析柱能達到500℃。流動相常用氦、氬或氮為展層氣體。氣相層析分離的區帶十分清晰,是由於揮發性物質在兩相間能很快達到平衡,所需分析時間大為縮短,一般為數分鍾至10餘分鍾。檢測記錄系統繪出的各峰是測定流出氣體電阻變化的結果,因而測定樣品量可到微克和毫微克水平。具有快速、靈敏和微量的優點。氣相層析也能用於分離制備樣品,但需增加將流出氣體通過冷凍將分離物回收的裝置。
◆紙層析
以濾紙為支持物的分配層析。組成濾紙的纖維素是親水物質,能形成水相和展層溶劑的兩相系統,被分離物質在兩相中的分配保持平衡關系。紙層析用於分析簡單的混合物時可做單向層析。對於復雜的混合物,可做雙向層析。1944年A.J.P.馬丁第一次用紙層析分析氨基酸,得到很好的分離效果,開創了近代層析的發展和應用的新局面。70年代以後,紙層析已逐漸為其他分辨力更高、速度更快和更微量化的新方法,如離子交換層析、薄層層析、高效液相層析等所代替。
◆薄層層析
在玻璃片、金屬箔或塑料片上鋪上一層約1~2毫米的支持物,如纖維素、硅膠、離子交換劑、氧化鋁或聚醯胺等,根據需要做不同類型的層析。聚醯胺薄膜是一種特異的薄層,將尼龍溶解於濃甲酸中,塗在滌綸片基上,當甲酸揮發後,在滌綸片基上形成一層多孔的薄膜,其分辨力超過了用尼龍粉鋪成的薄層。薄層層析較紙層析優越在於分辨高,展層時間短。例如用紙層析做氨基酸分析,往往需要兩天時間,而且對層析條件要求嚴格,不易得到滿意的分離效果。如用薄層層析做,一般約需半小時,分離效果更好。薄層層析一般用於定性分析。也能用於定量分析和制備樣品。
◆高效液相層析(又名高壓液相色譜)
70年代新發展的層析法。其特點是:用高壓輸液泵,壓強最高可達5000psi(相當於34個標准大氣壓)。用直徑約3~10微米的超細支持物裝填均勻的不銹鋼柱。常用的支持物是在玻璃小珠上塗一層1~2微米的二氧化硅,經硫醯氯反應生成Si—Cl,進一步連接疏水的烷基,如Si—C18H37,或陽離子交換基團—Si(CH2)n—C6H4SO3H,或陰離子交換基團—Si(CH2)nNH2。這種支持物能承受很高的壓力,化學性能穩定。用不同類型支持物的HPLC,可做吸附層析、離子交換層析和凝膠過濾層析。其分析微量化可達10-10克水平。但用於制備,可以純化上克的樣品。展層時間短,一般需幾分鍾到10餘分鍾。其分析速度、精確度可與氣相層析媲美。HPLC適於分析分離不揮發和極性物質。而氣相層析只適用於揮發性物質,兩者互為補充,都是目前最為理想的層析法。HPLC配有程序控制洗脫溶劑的梯度混合儀,數據處理的積分儀和記錄儀等電子系統,成為一種先進的分析儀器,在生物化學、化學、醫葯學和環境科學的研究中發揮了重要作用。
◆反相層析
在吸附層析中,高極性物質在層析柱上吸附較牢,洗脫時發生拖尾現象和保留時間長的問題。如果在支持物上塗上一層高碳原子的疏水性強的烷烴類,洗脫液用極性強的溶劑,如甲醇和水的混合物。則被分離樣品中的極性強的物質不被吸附,最先洗下來,得到較好的分離效果。這種層析法與普通的吸附層析法相反,故稱為反相層析。目前用HPLC做反相層析常用的ODS柱,即在支持物的表面上連接了C18H37Si—基團。
◆同系層析
在核酸分析中,將樣品經核酸酶部分裂解成不同長度的核苷酸片段,用同位素標記後,在DEAE纖維素薄層上分離,用含有未標記的相同的核苷酸片段作展層溶劑,這樣,未標記的核苷酸把標記過的核苷酸推進,使按分子量大小不同把標記核苷酸片段,按由小到大的次序排列,達到分離的目的。於是把這種層析法稱為同系層析。同系層析和電泳相結合曾用於寡核苷酸的順序分析。
紙層析是層析法的一種,要了解紙層法還得從層析法開始.層析法又稱色層分析法或色譜法(Chromatography),是一種基於被分離物質的物理、化學及生物學特性的不同,使它們在某種基質中移動速度不同而進行分離和分析的方法。例如:我們利用物質在溶解度、吸附能力、立體化學特性及分子的大小、帶電情況及離子交換、親和力的大小及特異的生物學反應等方面的差異,使其在流動相與固定相之間的分配系數(或稱分配常數)不同,達到彼此分離的目的。
層析法的最大特點是分離效率高,它能分離各種性質極相類似的物質。而且它既可以用於少量物質的分析鑒定,又可用於大量物質的分離純化制備。因此,作為一種重要的分析分離手段與方法,它廣泛地應用於科學研究與工業生產上。現在,它在石油、化工、醫葯衛生、生物科學、環境科學、農業科學等領域都發揮著十分重要的作用。
層析根據固定相基質的形式分類,層析可以分為紙層析、薄層層析和柱層析。其中紙層析是指以濾紙作為基質的層析。
㈢ 怎樣從植物中提取它的葯性物質例如從柚子中提取維c,黃酮等
急也沒有什麼用處。
化學物質,品種繁多,千差萬別。
除非你寫明具體哪種植物,哪種成分。
否則不可能籠統的回答你這類問題。
柚子皮提取黃酮,看到一篇論文:
通過各種不同的方法提取柚皮中的黃酮類化合物,比較不同提取方法的提取效率及提取物中黃酮類化合物的含量,從而探討最佳的提取方法.結果表明,體積分數70%乙醇提取法是較好的提取方法.柚皮提取物的抗氧化效果比抗壞血酸和檸檬酸好.
㈣ 維生素生產工藝
最佳答案 其實維生素c不是越多越好,如果您不是「缺乏」、僅僅是想「補充」的話,吃點水果(橘子、橙子、獼猴桃等等吧)足夠了,不用買那種葯品或者保健品,浪費錢不說,容易補過了。人體每天需要的維生素c有一定量的限度,多了會引起 http://www.people.com.cn/GB/paper2515/8548/802349.html 等害處,事倍功半了就。再說,您不是要當母親嗎。那些所謂的保健品其實就是維生素c加點別的輔料,葡萄糖、甜味素、助溶劑、食用色素、香精等等吧,對身體倒是沒什麼害處,但是不值得吃那麼多化學製品,不合適。實在要補就去葯店買點好的。現在維生素c的生產工藝已經比較成熟,只要有正規批號的維生素c一般都沒問題。但還是建議「食補」 生素C 又名抗壞血酸,是一種水溶性維生素C ,廣泛存在於人體以及動植物體內,人體自身不能合成,需從外界攝取。 1 維生素C的理化性質及用途維生素C 又名L2抗壞血酸,為白色結晶或結晶性粉末,無臭,味酸;久置易變黃,在水中易溶,在乙醇中略溶,在氯仿或乙醚中不溶。維生素C 具有較強的還原性,其結構中的烯二醇基不穩定,易氧化為二酮基。維生素C 的用途非常廣泛,常被用作食品添加劑或抗氧劑,在醫葯和臨床上亦有廣泛應用,在治療壞血病、感冒、心血管缺陷、高膽固醇、糖尿病、精神抑鬱症等疾病均有重要的用途。目前國內外生產維生素C 的廠家主要有瑞士羅士公司、日本武田公司、德國BASF 公司、東北制葯總廠、河北維生、江蘇江山等葯廠,現在年產量已達到幾十萬噸。 2 維生素C的工藝發展進程及發展趨勢在幾十年的工藝發展中,維生素C 的工藝發生了較大的變化,目前維生素C 主要的生產方法是萊氏法和兩步發酵法。 2.1 萊氏法生產維生素C 萊氏法是最早生產維生素C的方法,其以葡萄糖為原料,先經黑醋菌發酵生成L2山梨糖,再經丙酮化及NaClO 氧化、水解得到22酮2L2古龍酸鈉,然後進行化學合成得到維生素C。此法存在著很多缺陷,如生產工藝復雜、勞動強度大、生產環境惡劣、易對人體造成傷害,因此人們不斷對此工藝進行改進。 2.2 兩步發酵法生產維生素C 70 年代初,我國首先研究出兩步發酵法,其先進性得到世界公認,它是以生物氧化過程代替萊氏路線的部分化學合成過程,進而合成維生素C。 2.2.1 發酵工藝 兩步發酵法是以D2山梨醇為原料,經黑醋菌及假單孢菌得到古龍酸鈉發酵液。與萊氏法相比,此法省略了酮化和NaClO 氧化過程,簡化了工藝,避免使用丙酮、NaClO、發煙硫酸等化學物質,極大地改善了操作環境。採用此法得到的發酵液收率高,目前收率可達到90 %以上,除主耗山梨醇消耗較高外,其他輔料消耗較低。 且在此法中,多為液體反應,物料輸送方便,更有利於生產連續化和操作自動化。但此法仍存在很多缺點,如佔地面積大、發酵基質濃度低、在高濕高溫條件下染菌機率高、設備利用率低、後續處理能耗高等問題。在未來的工藝優化過程中,除了進行發酵工藝改進外,更應注重優良菌種的選育。(1)發酵液的提取工藝是維生素C 生產行業中較為重視的問題。經過兩次發酵後,發酵液的含量僅為6%~9%,且殘留有菌絲體、蛋白質和懸浮微粒等,分離提純較為困難。傳統的處理方法有加熱沉澱法。和化學凝聚法。(2)加熱沉澱法此法是傳統工藝,分離手段較為落後。此工藝通用氫型樹脂,調pH 至蛋白質的等電點後加熱除蛋白。採用此工藝既要耗能,又會造成有效成分在高溫下降解損失,且發酵液直接通過樹脂柱,會使樹脂表面污染,降低樹脂的交換容量和收率。兩次通過樹脂柱,帶進大量水分,增大濃縮耗能。(3)化學凝聚法。此法採用化學絮凝劑沉澱各種雜質,避免了加熱沉澱時有效成分的損失。但經此法處理後的發酵液離心後所得的上清液中仍然存在有一定量的蛋白,如發酵液染菌則處理的效果更不明顯,上清液渾濁,嚴重影響產品的質量和收率。針對以上兩種方法中存在的缺點和不足,一種新的處理方法——超濾法在維生素生產中得以應用。(4)超濾法。超濾是一種新興的膜處理技術,此法具有操作方便、節能、不造成新的環境污染等優點。此法與加熱沉澱法相比,可在常溫下操作,減少了有效成分的損失;且為後步樹脂交換提供了有利的條件,減少了樹脂的污染,從而有利於提高樹脂的使用率。 與化學凝聚法相比,在處理染菌的發酵液時仍可達到較好的處理效果。隨著新型膜材料技術的開發,如陶瓷膜、不銹鋼膜等的應用,超濾法的應用效果會有進一步的提高。 同時,國內外正在探索反滲透、納濾等後序處理新工藝的應,用完善工藝聯結。 2.2.2 轉化工藝 轉化的方法主要有酸轉化和鹼轉化兩種方法。(1)酸轉化法。傳統的酸轉化法是採用濃HCl 將古龍酸直接轉化為Vc,但酸轉化對設備的腐蝕嚴重,污染環境,影響產品質量,現已逐漸被鹼轉化法所取代。(2)鹼轉化法。鹼轉化法是先將古龍酸與甲醇在濃硫酸催化作用下生成古龍酸甲酯,再使用NaHCO3進行鹼轉化,使古龍酸甲酯轉化為Vc2Na。採用此法可避免酸轉化的缺點,且操作簡單,適用於Vc的規模化生產,但是鹼轉化存在著反應周期較長,甲醇單耗高。目前有些單位及生產廠家研究採用CH3ONa代替NaHCO3進行鹼轉化,此法轉化率高,可達92.6% ,但質量較差,且甲醇鈉價格貴,造成成本較高。 2.3 酸化 酸化是將維生素C2Na轉變為維生素C的過程。目前採用的普遍方法是硫酸酸化法和樹脂交換法。 採用硫酸酸化操作簡單,但要控制好甲醇的濃度和pH值,才能使硫酸鈉與維生素C分離出來,從而提高Vc的質量。 採用氫型離子樹脂交換設備龐大,操作復雜,且需經常再生樹脂,增加了酸耗,酸液大量排放污染環境。目前有些單位及個人正在探索使用電滲析法代替傳統的酸化方法,此法過程簡單,能耗低,投資少,轉化率高,可望應用到實際生產中。 綜上所述,我們在以後的維生素C工藝發展過程中,要以兩步發酵法為基礎,不斷優化工藝,同時借鑒國外的新技術、新信息,避免低水平重復,提高Vc的產量和質量,同時注重Vc系列產品的開發和應用,創造出更大的 www.chinacoatingnet.com 中國塗料網 www.coatingol.com 中國塗料在線 www.ldcoating.com 中國塗料商務網 tlw.cbminfo.com中國塗料信息網 bbs.coatingol.com中國塗料論壇 (推薦)
㈤ 我想知道關於稀土的一些概念
稀土就是化學元素周期表中鑭系元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu),以及與鑭系的15個元素密切相關的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素,稱為稀土元素(Rare Earth)。簡稱稀土(RE或R)。
稀土[xītǔ]一詞是歷史遺留下來名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續發現,當時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的,又很稀少,因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土;把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性,除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素),劃分成三組,即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、鉕;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
概述
日本是稀土的主要使用國,目前中國出口的稀土數量居全球之首 稀土作為許多重大武器系統的關鍵材料,美國幾乎都需從中國進口(某些程度上是戰略的儲備)。 稀土是中國最豐富的戰略資源,它是很多高精尖產業所必不可少原料,中國有不少戰略資源如鐵礦等貧乏,但稀土資源卻非常豐富。 在當前,資源是一個國家的寶貴財富,也是發展中國家維護自身權益,對抗大國強權的重要武器。中國改革開放的總設計師鄧小平同志曾經意味深長地說:「中東有石油,我們有稀土。」稀土是一組同時具有電、磁、光、以及生物等多種特性的新型功能材料, 是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料,同時也對改造某些傳統產業, 如農業、化工、建材等起著重要作用。稀土用途廣泛, 可以使用稀土的功能材料種類繁多, 正在形成一個規模宏大的高技術產業群, 有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。有「工業維生素」的美稱。
稀土及材料 (15張)
編輯本段稀土用途
在軍事方面
稀土有工業「黃金」之稱,由於其具有優良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料,其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。比如大幅度提高用於製造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性能。而且,稀土同樣是電子、激光、核工業、超導等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用於軍事,必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰後幾次局部戰爭中壓倒性控制,以及能夠對敵人肆無忌憚地公開殺戮,正緣於稀土科技領域的超人一等。
在冶金工業方面
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中,能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用,並可以改善鋼的加工性能;稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵,由於這種球墨鑄鐵特別適用於生產有特殊要求的復雜球鐵件,被廣泛用於汽車、拖拉機、柴油機等機械製造業;稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中,可以改善合金的物理化學性能,並提高合金室溫及高溫機械性能。
在石油化工方面
用稀土製成的分子篩催化劑,具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點,因而取代了硅酸鋁催化劑用於石油催化裂化過程;在合成氨生產過程中,用少量的硝酸稀土為助催化劑,其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍;在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中,採用環烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑,所獲得的產品性能優良,具有設備掛膠少,運轉穩定,後處理工序短等優點;復合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣凈化催化劑,環烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。
在玻璃陶瓷方面
稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦,可作為拋光粉廣泛用於光學玻璃、眼鏡片、顯象管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光;在熔制玻璃過程中,可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用,降低玻璃中的鐵含量,以達到脫除玻璃中綠色的目的;添加稀土氧化物可以製得不同用途的光學玻璃和特種玻璃,其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以減輕釉的碎裂性,並能使製品呈現不同的顏色和光澤,被廣泛用於陶瓷工業。
在新材料方面
稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料,具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積,被廣泛用於電子及航天工業;純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶,可用於微波與電子工業;用高純氧化釹製作的釔鋁石榴石和釹玻璃,可作為固體激光材料;稀土六硼化物可用於製作電子發射的陰極材料;鑭鎳金屬是70年代新發展起來的貯氫材料;鉻酸鑭是高溫熱電材料;近年來,世界各國採用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物製作的超導材料,可在液氮溫區獲得超導體,使超導材料的研製取得了突破性進展。 稀土永磁微電機
此外,稀土還廣泛用於照明光源,投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復印燈粉;在農業方面,向田間作物施用微量的硝酸稀土,可使其產量增加5~10%;在輕紡工業中,稀土氯化物還廣泛用於鞣製毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
農業方面作用
研究結果表明,稀土元素可以提高植物的葉綠素含量,增強光合作用,促進根系發育,增加根系對養分吸收。稀土還能促進種子萌發,提高種子發芽率,促進幼苗生長。除了以上主要作用外,還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。 大量的研究還表明,使用適當濃度稀土元素能促進植物對養分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種,出苗、拔節比對照早1~2天,株高增加0.2米,早熟3~5天,而且籽粒飽滿,增產14%。大豆用稀土拌種,出苗提早1天,單株結莢數增加14.8~26.6個,3粒莢數增多,增產14.5%~20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高,促進果實著色和早熟。並可抑制貯藏過程中呼吸強度,降低腐爛率。
編輯本段世界主要稀土國家蘊含概況
全球稀土蘊藏量示意圖(資料圖)
中國
我國是名副其實的世界第一大稀土資源國,已探明的稀土資源量約6588萬噸。我國稀土資源不但儲量豐富,而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優勢,為我國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。中國稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而有相對集中。 中國稀土礦床在地域分布上具有面廣而又相對集中的特點。截止目前為止,地質工作者已在全國三分之二以上的省(區)發現上千處礦床、礦點和礦化產地,除內蒙古的白雲鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區外,山東、湖南、廣西、雲南、貴州、福建、浙江、湖北、河南、山西、遼寧、陝西、新疆等省區亦有稀土礦床發現,但是資源量要比礦化集中富集區少得多。全國稀土資源總量的98%分布在內蒙、江西、廣東、四川、山東等地區,形成北、南、東、西的分布格局,並具有北輕南重的分布特點。 但是因為中國稀土占據著幾個世界第一:儲量佔世界總儲量的第一,尤其是在軍事領域擁有重要意義且相對短缺的中重稀土;生產規模第一,2005年中國稀土產量佔全世界的96%;出口量世界第一,中國產量的60%用於出口,出口量占國際貿易的63%以上,而且中國是世界上惟一大量供應不同等級、不同品種稀土產品的國家。可以說,中國是在敞開了門不計成本地向世界供應。據國家發改委的報告,中國的稀土冶煉分離年生產能力20萬噸,超過世界年需求量的一倍。而中國的大方,造就了一些國家的貪婪。 以製造業和電子工業起家的日本、韓國自身資源短缺,對稀土的依賴不言而喻。中國出口量的近70%都去了這兩個國家。至於稀土儲量世界第二的美國,早早便封存了國內最大的稀土礦芒廷帕斯礦,鉬的生產也已停止,轉而每年從我國大量進口。西歐國家儲量本就不多,就更加珍愛本國稀土資源,也是我國稀土重要用戶。發達國家的貪婪表現在,除了生產所需,它們不但通過政府撥款超額購進,存儲在各自國家的倉庫中——這種做法,日美韓等國行之有年;除了購買,還通過投資等方式規避中國法律,參與稀土開發,行公開掠奪之實。
美國
美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其它礦物時,作為副產品可回收黑稀金礦、硅鈹釔礦和磷釔礦。位於加利福尼亞的聖貝迪諾縣的芒廷帕斯礦,是世界上最大的單一氟碳鈰礦,該礦山1949年勘探放射性礦物時發現,稀土品位為5~10%REO,儲量達500萬噸之多(佔全球百分之十三),是一大型稀土礦。 美國很早就開采獨居石,現在開採的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦。礦床長約19km,寬1.2km,厚為6m,獨居石較為豐富。此外,北卡羅來納州、南卡羅來納州、喬治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分布,儲量也相當可觀。不過美國早已關閉了許多的稀土礦,包括全球最大的芒廷帕斯礦山
印度
印度主要礦床是砂礦。印度的獨居石生產從1911年開始,最大礦床分布在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧里薩拉邦。有名礦區是位於印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇稱為特拉范科的大礦床,它在1911~1945年間的供礦量佔世界的一半,現在仍然是重要的產地。1958年在鈾、釷資源勘探中,在比哈爾邦內陸的蘭契高原上發現了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床,規模巨大。印度獨居石釷含量高達8%ThO2。在馬納范拉庫里奇採的重砂獨居石佔5~6%。鈦鐵礦佔65%,金紅石3%,鋯英石5~6%,石榴石7~8%。
前蘇聯
前蘇聯的稀土儲量很大,主要是伴生礦床位於科拉半島,存在於鹼性岩中的含稀土的磷灰石。 前蘇聯的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土,此外,在磷灰石礦石中,還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦,含稀土為29~34%。另外,在赫列比特和森內爾還有氟碳鈰礦。
澳大利亞
澳大利亞是獨居石的生產大國,獨居石是作為生產鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產品加以回收。澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區。澳大利亞也產磷釔礦。 澳大利亞可開發利用的稀土資源,還有位於昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦,南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床。
加拿大
加拿大主要從鈾礦中副產稀土。位於安大略省布來恩德里弗-埃利特湖地區的鈾礦,主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成,在濕法提鈾時,可把稀土也提出來。 此外,在魁北克省的奧卡地區擁有的燒綠石礦,也是稀土的一個很大潛在資源。還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內的斯特倫奇湖礦,也含有釔和重稀土正准備開發。
南非
南非是非洲地區最重要的獨居石生產國。位於開普省的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦,伴生有獨居石,是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦。此外,在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土,在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦,正計劃和研究回收。
馬來西亞
主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物,曾一度是世界重稀土和釔的主要來源。
埃及
埃及從鈦鐵礦中回收獨居石。礦床位於尼羅河三角洲地區,屬於河濱沙礦,礦源由上游風化的沖積砂沉積而成,獨居石儲量約20萬噸。
巴西
巴西是世界稀土生產的最古老國家,1884年開始向德國輸出獨居石,曾一度名揚世界。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海,從里約熱內盧到北部福塔萊薩,長達約643km地區,礦床規模大。
編輯本段稀土生產與分離
概述
稀土市場是一個多元化的市場,它不只是一個產品,而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬,均具有多種多樣的用途。加上相關的化合物和混合物,產品不計其數。首先從最初的礦石開采起,我們逐一介紹稀土的分離方法和冶煉過程。
稀土選礦
選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學性質的差異,採用不同的選礦方法,藉助不同的選礦工藝,不同的選礦設備,把礦石中的有用礦物富集起來,除去有害雜質,並使之與脈石礦物分離的機械加工過程。 當前我國和世界上其它國家開采出來的稀土礦石中,稀土氧化物含量只有百分之幾,甚至有的更低,為了滿足冶煉的生產要求,在冶煉前經選礦,將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開,以提高稀土氧化物的含量,得到能滿足稀土冶金要求的稀土精礦。 稀土礦的選礦一般採用浮選法,並常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。 內蒙古白雲鄂博礦山的稀土礦床,是鐵白雲石的碳酸岩型礦床,在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物(除氟碳鈰礦、獨居石外,還有數種含鈮、稀土礦物)。 采出的礦石中含鐵30%左右,稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎後,用火車運至包頭鋼鐵集團公司的選礦廠。選礦廠的任務是將Fe2O3從33%提高到55%以上,先在錐形球磨機上磨礦分級,再用圓筒磁選機選得62~65%Fe2O3(氧化鐵)的一次鐵精礦。其尾礦繼續進行浮選與磁選,得到含45%Fe2O3(氧化鐵)以上的二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中,品位達到10~15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦,經選礦設備再處理後,可得到REO60%以上的稀土精礦。
稀土冶煉方法
稀土冶煉方法有兩種,即濕法冶金和火法冶金。 濕法冶金屬化工冶金方式,全流程大多處於溶液、溶劑之中,如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是採用沉澱、結晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學分離工藝過程。現應用較普遍的是有機溶劑萃取法,它是工業分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復雜,產品純度高,該法生產成品應用面廣闊。 火法冶金工藝過程簡單,生產率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法製取稀土合金,熔鹽電解法製取稀土金屬或合金,金屬熱還原法製取稀土合金等。火法冶金的共同特點是在高溫條件下生產。
稀土精礦的分解
稀土精礦中的稀土,一般呈難溶於水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態。必須通過各種化學變化將稀土轉化為溶於水或無機酸的化合物,經過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序,製成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作為產品或分離單一稀土的原料,這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。 分解稀土精礦有很多方法,總的來說可分為三類,即酸法、鹼法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。鹼法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據精礦的類型、品位特點、產品方案、便於非稀土元素的回收與綜合利用、利於勞動衛生與環境保護、經濟合理等原則選擇適宜的工藝流程。 目前,雖然已發現有近200種稀散元素礦物,但由於稀少而未富集成具有工業開採的獨立礦床,迄今只發現有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦,但礦床規模都不大。
碳酸稀土和氯化稀土的生產
這是稀土工業中最主要的兩種初級產品,一般地說,目前有兩個主要工藝生產這兩種產品。 一個工藝是濃硫酸焙燒工藝,即把稀土精礦與硫酸混合在回轉窯中焙燒。經過焙燒的礦用水浸出,則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液,稱之為浸出液。然後往浸出液中加入碳酸氫銨,則稀土呈碳酸鹽沉澱下來,過濾後即得碳酸稀土。 另一種工藝叫燒鹼法工藝,簡稱鹼法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃鹼液攪勻,在高溫下熔融反應,稀土精礦即被分解,稀土變為氫氧化稀土,把鹼餅經水洗除去鈉鹽和多餘的鹼,然後把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解,稀土被溶解為氯化稀土溶液,調酸度除去雜質,過濾後的氯化稀土溶液經濃縮結晶即製得固體的氯化稀土。
編輯本段磷礦中伴生稀土的回收
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外, 還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊岩礦共生。由於稀土的離子半徑(0. 848~0. 106 nm)與 Ca2+(0. 106 nm)很接近,稀土以類質同象方式賦存於磷礦岩中。世界磷礦總儲量約為 1000億噸,稀土平均含量為 0. 5‰ , 估計世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸。針對礦中稀土含量低及其賦存狀態特殊等特點,國內外已經開展了多種回收工藝研究, 可分為濕法和熱法; 濕法中,根據分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法。從磷化工過程回收稀土有多種, 均和磷礦加工方式密切相關。熱法磷酸生產過程中, 稀土主要進入硅酸鹽熔渣中, 可採用大量鹽酸或硝酸分解浸出, 過濾除去硅石後, 再採用TBP等萃取回收稀土, 稀土回收率可以達到 60%。隨著磷礦資源不斷利用, 正轉向低品質磷礦的開發, 硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法,對硫酸濕法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點。在硫酸濕法磷酸生產過程中, 通過控制稀土在磷酸中的富集, 再採用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發的方法更具有優勢。
編輯本段稀土元素的分離
目前,除Pm以外的16個稀土元素都可提純到6N(99.9999%)的純度。由稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中,分離提取出單一純稀土元素,在化學工藝上是比較復雜和困難的。其主要原因有二個,一是鑭系元素之間的物理性質和化學性質十分相似,多數稀土離子半徑居於相鄰兩元素之間,非常相近,在水溶液中都是穩定的三價態。稀土離子與水的親和力大,因受水合物的保護,其化學性質非常相似,分離提純極為困難。二是稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等)。因此,在分離稀土元素的工藝流程中,不但要考慮這十幾個化學性質極其相近的稀土元素之間的分離,而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質元素之間的分離。
編輯本段分離方法
分步法
從1794年發現的釔(Y)到1905年發現的鑥(Lu)為止,所有天然存在的稀土元素間的單一分離,還有居里夫婦發現的鐳,都是用這種方法分離的。分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是:將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解後,加熱濃縮,溶液中一部分元素化合物析出來(結晶或沉澱)。析出物中,溶解度較小的稀土元素得到富集,溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集。因為稀土元素之間的溶解度差別很小,必須重復操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來,因而這是一件非常困難的工作。全部稀土元素的單一分離耗費了100多年,一次分離重復操作竟達2萬次,對於化學工作者而言,其艱辛的程度,可想而知。因此用這樣的方法不能大量生產單一稀土。
離子交換法
由於分步法不能大量生產單一稀土,因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙,第二次世界大戰後,美國原子彈研製計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術的發展,因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質相似,為盡快推進原子能的研究,就將稀土作為其代用品加以利用。而且,為了分析原子核裂變產物中含有的稀土元素,並除去鈾、釷中的稀土元素,研究成功了離子交換色層分析法(離子交換法),進而用於稀土元素的分離。 離子交換色層法的原理是:首先將陽離子交換樹脂填充於柱子內,再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端,然後讓淋洗液從上到下流經柱子。形成了絡合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡合物分解,再吸附於樹脂上。就這樣,稀土離子一邊吸附、脫離樹脂,一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由於稀土離子與絡合劑形成的絡合物的穩定性不同,因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣,親和力大的稀土向下流動快,結果先到達出口端。 離子交換法的優點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產品。這種方法的缺點是不能連續處理,一次操作周期花費時間長,還有樹脂的再生、交換等所耗成本高,因此,這種曾經是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來,而被溶劑萃取法取代。但由於離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產品的突出特點,目前,為製取超高純單品以及一些重稀土元素的分離,還需用離子交換色層法分離製取一稀土產。
溶劑萃取法
利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法,簡稱溶劑萃取法,它是一種把物質從一個液相轉移到另一個液相的傳質過程。 溶劑萃取法在石油化工、有機化學、葯物化學和分析化學方面應用較早。但近四十年來,由於原子能科學技術的發展,超純物質及稀有元素生產的需要,溶劑萃取法在核燃料工業、稀有冶金等工業方面,得到了很大的發展。我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面,均達到了很高的水平。 溶劑萃取法其萃取過程與分級沉澱、分級結晶、離子交換等分離方法相比,具有分離效果好、生產能力大、便於快速連續生產、易於實現自動控制等一系列優點,因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法。 溶劑萃取法的分離設備有混合澄清槽、離心萃取器等,提純稀土所用的萃取劑有:以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑,以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種。這些萃取劑的粘度與比重都很高,與水不易分離。通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。 萃取工藝過程一般可分為三個主要階段:萃取、洗滌、反萃取。
編輯本段稀土金屬的生產
生產原料
稀土樣品(8張)稀土金屬一般分為混合稀土金屬和單一稀土金屬。混合稀土金屬的組成與礦石中原有的稀土成份接近,單一金屬是各稀土分離精製的金屬。以稀土氧化物(除釤、銪、鐿及銩的氧化物外)為原料用一般冶金方法很難還原成單一金屬,因其生成熱很大、穩定性高。因此目前生產稀土金屬常用的原料是它們的氯化物和氟化物。
熔鹽電解法
㈥ 提取制備維生素C的有效方法
1\從維生素C母液中提取維生素C和2-酮基-L-古龍酸 的方法,它包括以下步驟:對維生素C母液中和,生成維生素C鹽和2-酮 基-L-古龍酸鹽,得鹽溶液;將鹽溶液攪拌、降溫,使2-酮基-L-古龍酸鹽 從鹽溶液中析出;將2-酮基-L-古龍酸鹽用水溶解後,經陽離子交換樹脂 除去陽離子,再經過濃縮結晶、分離,得2-酮基-L-古龍酸;取所述析出 2-酮基-L-古龍酸鹽後的鹽溶液,經陽離子交換樹脂除去陽離子,再經過濃 縮結晶、分離,得維生素C。該方法工藝科學,操作簡單,實用性強,分 離效果好,回收率高,既增加了經濟收益,又可避免污染環境,具有很好 的經濟效益和社會效益。
申請日:2009.05.20
公開日(Publication date):2009.10.14
專利申請人(Applicant):鄭州拓洋實業有限公司
地址(Address):450001河南省鄭州市高新技術開發區科學大道76號
2\原料葯來說
VC提取過程 ,大致有兩種方法 : 經典的萊氏法,和中國大規模通用的兩步發酵法.
萊氏法是維生素C生產的經典方法,系以葡萄糖作為起始原料,經催化加氫製成D.山梨醇,再經醋桿菌深層發酵氧化製得收率很高的L-山梨糖,L一山梨糖經丙酮和硫酸處理(生產上俗稱丙酸化)生成雙丙酮-L-山梨糖(簡稱雙酮糖),再用苯或甲苯提取,提取液經水法除去單酮山梨糖後蒸去溶劑而後分離出來,用高錳酸鈉氧化、水解、酯化、轉化、中和便得VC。
中國國內企業通用的兩步發酵法,即山梨醇發酵生成山梨糖後,山梨糖又經第二步細菌氧化,直接生成2一氧代古洛糖酸,而廢除了丙酮化和化學氧化兩個步驟。反應過程為葡萄糖催化加氫制山梨醇,山梨醇經發酵生成L-山梨糖,再經第二步發酵到2-氧代古洛糖酸。
㈦ VC是什麼
VC表示有很多,其中之一:VC即為維生素C,全程Vitamin C,又稱L-抗壞血酸;
一、維生素C又稱抗壞血酸,是一種含有6個碳原子的酸性多羥基化合物,分子式為C6H8O6,分子量為176.1。
二、天然存在的抗壞血酸有L型和D型2種,後者無生物活性。維生素C是呈無色無臭的片狀晶體,易溶於水,不溶於有機溶劑。在酸性環境中穩定,遇空氣中氧、熱、光、鹼性物質,特別是由氧化酶及痕量銅、鐵等金屬離子存在時,可促進其氧化破壞。氧化酶一般在蔬菜中含量較多,故蔬菜儲存過程中都有不同程度流失。但在某些果實中含有的生物類黃酮,能保護其穩定性。
㈧ vc++中的預處理器定義是干什麼用的
預處理(pre-treatment),是指在進行最後加工完善以前進行的准備過程,具體應用在不同的行業或領域,會有不同的解釋。
在一些程序設計語言中,預處理是preprocessing的翻譯。
含義
程序設計領域中,預處理一般是指在程序源代碼被翻譯為目標代碼的過程中,生成二進制代碼之前的過程。典型地,由預處理器(preprocessor) 對程序源代碼文本進行處理,得到的結果再由編譯器核心進一步編譯。這個過程並不對程序的源代碼進行解析,但它把源代碼分割或處理成為特定的單位——(用C/C++的術語來說是)預處理記號(preprocessing token)用來支持語言特性(如C/C++的宏調用)。
C/C++預處理
最常見的預處理是C語言和C++語言。ISO C和ISO C++都規定程序由源代碼被翻譯分為若干有序的階段(phase) [1] [2] ,通常前幾個階段由預處理器實現。預處理中會展開以#起始的行,試圖解釋為預處理指令(preprocessing directive) ,其中ISO C/C++要求支持的包括#if/#ifdef/#ifndef/#else/#elif/#endif(條件編譯)、#define(宏定義)、#include(源文件包含)、#line(行控制)、#error(錯誤指令)、#pragma(和實現相關的雜注)以及單獨的#(空指令)[1] [2] 。預處理指令一般被用來使源代碼在不同的執行環境中被方便的修改或者編譯。[3]
預處理器在UNIX傳統中通常縮寫為PP,在自動構建腳本中C預處理器被縮寫為CPP的宏指代。為了不造成歧義,C++(cee-plus-plus) 經常並不是縮寫為CPP,而改成CXX。
注意預處理常被錯誤地當作預編譯(precompiling) ,事實上這是兩個不同的概念。預處理盡管並不是ISO C/C++要求的單獨階段,但「預處理」這個術語正式地出現並參與構成其它術語,如C的預處理翻譯單元(preprocessing translation unit)[1] 以及C/C++詞法規則中預處理記號(prerprocessing-token) 這個語法分類[1] [2] 。預編譯是一些編譯器支持的特性,不是C/C++語言的特性或實現必須要求遵循的規則涉及到的內容,沒有在ISO C/C++全文中出現[1] [2] 。
紡織物的預處理編輯
含義或目的
紡織物的預處理,是紡織物燒毛、退漿、精練、漂白、絲光和熱定形等工藝過程的總稱。預處理的目的是去除紗線或織物上的天然雜質,以及紡織過程中所附加的漿料、助劑和沾污物。經過預處理的紡織品具有較好的潤濕性、白度、光澤和尺寸穩定性。天然纖維含雜較多,其紡織物的預處理要求也較高,天然纖維與化學纖維混紡織物的預處理工藝,應以適合天然纖維為主,同時照顧化學纖維的要求。
預處理過程
燒毛是燒去紗線或織物表面的茸毛,使織物表面光潔,增進染色或印花後的色澤鮮艷度,在服用過程中不易沾塵。化學纖維織物燒毛後,還可減輕因茸毛摩擦而引起的起球現象。
退漿、精練、漂白過程都是去除織物上的各種雜質,三者相輔相成,各有側重。退漿以去除漿料為主,同時也可洗除部分水溶性天然雜質;精練是以去除纖維伴生的天然雜質為主,並可去除織物上殘留的漿料等物質;漂白是以去除色素為主,並進一步去除精練後的殘留雜質。棉、麻纖維織物大多要經過退漿,常用的有熱水、鹼液、澱粉酶、氧化劑等退漿法。精練對於棉紡織物非常重要,主要是通過燒鹼液的作用去除果膠質、棉脂、棉蠟等天然雜質,並使棉籽殼殘屑體解。棉纖維的漂白常用次氯酸鈉或過氧化氫。薴麻紡織物的精練、漂白工藝和棉相似。亞麻纖維的吸水性較好,精練要求較棉為低,可用純鹼處理。亞麻紡織物的漂白常用較廉價的次氯酸鈉酸性溶液處理,再用鹼液洗除反應產物。漂白和鹼處理可交替重復進行。羊毛精練通常是在原毛狀態進行的,又稱洗毛,主要是去除羊汗和羊脂。可用含碳酸鈉和肥皂或洗滌劑的練液在50℃左右使羊脂乳化而洗除。羊毛纖維一般不經漂白過程,需要時用還原劑如二氧化硫、亞硫酸氫鈉或連二亞硫酸鈉進行漂白,但漂白效果不持久,在空氣中會逐漸氧化而泛黃;用過氧化氫漂白劑效果較好。蠶絲織物的預處理主要是精練,目的是去除絲膠。脫膠用劑主要是肥皂液,可酌加碳酸鈉。也可先用蛋白酶處理,再經肥皂液洗滌。絲纖維的色素等雜質主要集中在絲膠中,脫膠後一般不再漂白。需要漂白時通常採用過氧化氫為漂白劑。合成纖維含雜極少,織造時大多選用水溶性漿料,且用量較少,退漿常結合精練進行,處理的條件可較溫和。錦綸織物用非離子型洗滌劑處理;漂白用劑以亞氯酸鈉最宜,過氧化氫或次氯酸鈉均易使纖維受損。滌綸雖然遇鹼會水解,仍可用淡鹼液作精練處理,但應嚴格控制溫度和時間,漂白用劑以亞氯酸鈉為最好,有時退漿、精練、漂白可同時完成。
絲光主要用於加工棉、麻紡織物。絲光過程的特點是紗線或織物浸漬濃燒鹼液,使纖維發生溶脹,再在張力狀態下洗去鹼液,從而獲得耐久性的光澤,有效地提高染料的上染率並有定形作用。
熱定形主要用於受熱後易收縮變形的錦綸或滌綸等合成纖維及其混紡物的加工。這些紡織物在染色或印花之前,一般都先在有張力的狀態下用比後續工序為高的溫度進行處理,以防止織物收縮變形。
工業水處理中預處理編輯
定義和組成
沼氣在沼氣池中發酵產生後
氣體預處理
氣體預處理
,裡面會有大量的腐蝕性氣體和對環境造成嚴重污染的氣體(烷類氣體、一氧化碳、二氧化碳、硫化氣體等),對於發電機組和環境都是不能接受的,賓士預處理系統主要是為了保證燃氣發電機組能夠正常穩定的運行而設計生產的,沼氣經過預處理系統後可以大大降低硫化物、水分及顆粒度。
在工業用水處理中,預處理工序的任務是將工業用水的水源——地表水、地下水或城市自來水處理到符合後續水處理裝置所允許的進水水質指標,從而保證水處理系統長期安全、穩定地運行,為工業生產提供優質用水。
預處理的對象主要是水中的懸浮物、膠體、微生物、有機物、游離性余氯和重金屬等。這些雜質對於電滲析、離子交換、反滲透、鈉濾等水處理裝置會產生不利的影響。 [4]
(一)懸浮物
在離子交換水處理中,進水的懸浮物會附著於交換劑顆粒表面,降低交換容量。
在電滲析水處理中,進水的懸浮物會黏附在膜表面上,成為離子遷移的障礙,增加膜電阻。
在鈉濾、反滲透中,進水的懸浮物會堵塞膜的微孔,使透水率下降。
(二)有機物
在離子交換水處理中,有機物會污染陰離子交換樹脂,使其交換容量下降,再生劑耗量增大,樹脂使用壽命縮短。
在電滲析水處理中,水中帶極性有機物被膜吸附後,會改變膜的極性,並使膜的選擇透過性降低,膜電阻增加。
在反滲透、鈉濾水處理中,有機物、膠體、懸浮物容易堵塞反滲透、鈉濾膜的微孔,使透水率很快下降。
(三)微生物
水中的細菌轉移到電滲析膜,在膜面上繁殖,會使膜電阻增加。
細菌、微生物對醋酸纖維素反滲透、納濾膜有侵蝕作用。細菌繁殖會污染膜。
(四)游離性余氯
游離性余氯會使陽離子交換樹脂或離子交換膜活性基團氧化分解,引起樹脂或膜結構破壞。還會使反滲透聚醯胺膜性能惡化。
(五)鐵、錳離子
鐵、錳離子易被離子交換樹脂吸附,且不易被再生劑取代,降低交換容量。也會使電滲析膜污染、中毒。鐵、錳金屬氧化物,其含量高時,在反滲透、納濾膜表面易形成氫氧化物膠體,產生沉澱作用。
由於上述種種不利的影響,導致工業用水處理系統產水量減少,出水的水質下降,工作周期縮短,消耗指標上升,制水成本提高,樹脂和膜的使用壽命縮短,並在操作管理上增加麻煩。
隨著工農業的不斷發展,城市人口的日益密集,有些污水未經處理排入江河,使水中有害物質日益增多。這就對工業用水的預處理提出了更高的要求。
㈨ 稀土指的是什麼
稀土就是化學元素周期表中鑭系元素——鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu),以及與鑭系的15個元素密切相關的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素,稱為稀土元素(Rare Earth)。簡稱稀土(RE或R)。
名稱由來和分類
稀土[xītǔ]一詞是歷史遺留下來的名稱。稀土元素是從18世紀末葉開始陸續發現,當時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的,又很稀少,因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土;把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性,除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素),劃分成三組,即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、鉕;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
編輯本段概述
日本是稀土的主要使用國,目前中國出口的稀土數量居全球之首 稀土作為許多重大武器系統的關鍵材料,美國幾乎都需從中國進口(某些程度上是戰略的儲備)。 稀土是中國最豐富的戰略資源,它是很多高精尖產業所必不可少原料,中國有不少戰略資源如鐵礦等貧乏,但稀土資源卻非常豐富。 在當前,資源是一個國家的寶貴財富,也是發展中國家維護自身權益,對抗大國強權的重要武器。中國改革開放的總設計師鄧小平同志曾經意味深長地說:「中東有石油,我們有稀土。」稀土是一組同時具有電、磁、光、以及生物等多種特性的新型功能材料, 是信息技術、生物技術、能源技術等高技術領域和國防建設的重要基礎材料,同時也對改造某些傳統產業, 如農業、化工、建材等起著重要作用。稀土用途廣泛, 可以使用稀土的功能材料種類繁多, 正在形成一個規模宏大的高技術產業群, 有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰略意義。有「工業維生素」的美稱。
稀土及材料 (15張)
編輯本段稀土用途
在軍事方面
稀土有工業「黃金」之稱,由於其具有優良的光電磁等物理特性,能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料,其最顯著的功能就是大幅度提高其他產品的質量和性能。比如大幅度提高用於製造坦克、飛機、導彈的鋼材、鋁合金、鎂合金、鈦合金的戰術性能。而且,稀土同樣是電子、激光、核工業、超導等諸多高科技的潤滑劑。稀土科技一旦用於軍事,必然帶來軍事科技的躍升。從一定意義上說,美軍在冷戰後幾次局部戰爭中壓倒性控制,以及能夠對敵人肆無忌憚地公開殺戮,正緣於稀土科技領域的超人一等。
在冶金工業方面
稀土金屬或氟化物、硅化物加入鋼中,能起到精煉、脫硫、中和低熔點有害雜質的作用,並可以改善鋼的加工性能;稀土硅鐵合金、稀土硅鎂合金作為球化劑生產稀土球墨鑄鐵,由於這種球墨鑄鐵特別適用於生產有特殊要求的復雜球鐵件,被廣泛用於汽車、拖拉機、柴油機等機械製造業;稀土金屬添加至鎂、鋁、銅、鋅、鎳等有色合金中,可以改善合金的物理化學性能,並提高合金室溫及高溫機械性能。
在石油化工方面
用稀土製成的分子篩催化劑,具有活性高、選擇性好、抗重金屬中毒能力強的優點,因而取代了硅酸鋁催化劑用於石油催化裂化過程;在合成氨生產過程中,用少量的硝酸稀土為助催化劑,其處理氣量比鎳鋁催化劑大1.5倍;在合成順丁橡膠和異戊橡膠過程中,採用環烷酸稀土-三異丁基鋁型催化劑,所獲得的產品性能優良,具有設備掛膠少,運轉穩定,後處理工序短等優點;復合稀土氧化物還可以用作內燃機尾氣凈化催化劑,環烷酸鈰還可用作油漆催干劑等。
在玻璃陶瓷方面
稀土氧化物或經過加工處理的稀土精礦,可作為拋光粉廣泛用於光學玻璃、眼鏡片、顯象管、示波管、平板玻璃、塑料及金屬餐具的拋光;在熔制玻璃過程中,可利用二氧化鈰對鐵有很強的氧化作用,降低玻璃中的鐵含量,以達到脫除玻璃中綠色的目的;添加稀土氧化物可以製得不同用途的光學玻璃和特種玻璃,其中包括能通過紅外線、吸收紫外線的玻璃、耐酸及耐熱的玻璃、防X-射線的玻璃等;在陶釉和瓷釉中添加稀土,可以減輕釉的碎裂性,並能使製品呈現不同的顏色和光澤,被廣泛用於陶瓷工業。
在新材料方面
稀土鈷及釹、鐵、硼永磁材料,具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積,被廣泛用於電子及航天工業;純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶,可用於微波與電子工業;用高純氧化釹製作的釔鋁石榴石和釹玻璃,可作為固體激光材料;稀土六硼化物可用於製作電子發射的陰極材料;鑭鎳金屬是70年代新發展起來的貯氫材料;鉻酸鑭是高溫熱電材料;近年來,世界各國採用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物製作的超導材料,可在液氮溫區獲得超導體,使超導材料的研製取得了突破性進展。稀土永磁微電機
此外,稀土還廣泛用於照明光源,投影電視熒光粉、增感屏熒光粉、三基色熒光粉、復印燈粉;在農業方面,向田間作物施用微量的硝酸稀土,可使其產量增加5~10%;在輕紡工業中,稀土氯化物還廣泛用於鞣製毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。
農業方面作用
研究結果表明,稀土元素可以提高植物的葉綠素含量,增強光合作用,促進根系發育,增加根系對養分吸收。稀土還能促進種子萌發,提高種子發芽率,促進幼苗生長。除了以上主要作用外,還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。 大量的研究還表明,使用適當濃度稀土元素能促進植物對養分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種,出苗、拔節比對照早1~2天,株高增加0.2米,早熟3~5天,而且籽粒飽滿,增產14%。大豆用稀土拌種,出苗提早1天,單株結莢數增加14.8~26.6個,3粒莢數增多,增產14.5%~20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高,促進果實著色和早熟。並可抑制貯藏過程中呼吸強度,降低腐爛率。
編輯本段世界主要稀土國家蘊含概況
全球稀土蘊藏量示意圖(資料圖)
中國
我國是名副其實的世界第一大稀土資源國,已探明的稀土資源量約6588萬噸。我國稀土資源不但儲量豐富,而且還具有礦種和稀土元素齊全、稀土品位及礦點分布合理等優勢,為我國稀土工業的發展奠定了堅實的基礎。中國稀土資源成礦條件十分有利、礦床類型齊全、分布面廣而有相對集中。 中國稀土礦床在地域分布上具有面廣而又相對集中的特點。截止目前為止,地質工作者已在全國三分之二以上的省(區)發現上千處礦床、礦點和礦化產地,除內蒙古的白雲鄂博、江西贛南、廣東粵北、四川涼山為稀土資源集中分布區外,山東、湖南、廣西、雲南、貴州、福建、浙江、湖北、河南、山西、遼寧、陝西、新疆等省區亦有稀土礦床發現,但是資源量要比礦化集中富集區少得多。全國稀土資源總量的98%分布在內蒙、江西、廣東、四川、山東等地區,形成北、南、東、西的分布格局,並具有北輕南重的分布特點。 但是因為中國稀土占據著幾個世界第一:儲量佔世界總儲量的第一,尤其是在軍事領域擁有重要意義且相對短缺的中重稀土;生產規模第一,2005年中國稀土產量佔全世界的96%;出口量世界第一,中國產量的60%用於出口,出口量占國際貿易的63%以上,而且中國是世界上惟一大量供應不同等級、不同品種稀土產品的國家。可以說,中國是在敞開了門不計成本地向世界供應。據國家發改委的報告,中國的稀土冶煉分離年生產能力20萬噸,超過世界年需求量的一倍。而中國的大方,造就了一些國家的貪婪。 以製造業和電子工業起家的日本、韓國自身資源短缺,對稀土的依賴不言而喻。中國出口量的近70%都去了這兩個國家。至於稀土儲量世界第二的美國,早早便封存了國內最大的稀土礦芒廷帕斯礦,鉬的生產也已停止,轉而每年從我國大量進口。西歐國家儲量本就不多,就更加珍愛本國稀土資源,也是我國稀土重要用戶。發達國家的貪婪表現在,除了生產所需,它們不但通過政府撥款超額購進,存儲在各自國家的倉庫中——這種做法,日美韓等國行之有年;除了購買,還通過投資等方式規避中國法律,參與稀土開發,行公開掠奪之實。
美國
美國稀土資源主要有氟碳鈰礦、獨居石及在選別其它礦物時,作為副產品可回收黑稀金礦、硅鈹釔礦和磷釔礦。位於加利福尼亞的聖貝迪諾縣的芒廷帕斯礦,是世界上最大的單一氟碳鈰礦,該礦山1949年勘探放射性礦物時發現,稀土品位為5~10%REO,儲量達500萬噸之多(佔全球百分之十三),是一大型稀土礦。 美國很早就開采獨居石,現在開採的砂礦量是佛羅里達州的格林科夫斯普林斯礦。礦床長約19km,寬1.2km,厚為6m,獨居石較為豐富。此外,北卡羅來納州、南卡羅來納州、喬治亞州、愛達荷州和蒙大拿州也有砂礦分布,儲量也相當可觀。不過美國早已關閉了許多的稀土礦,包括全球最大的芒廷帕斯礦山
印度
印度主要礦床是砂礦。印度的獨居石生產從1911年開始,最大礦床分布在喀拉拉邦、馬德拉斯邦和奧里薩拉邦。有名礦區是位於印度南部西海岸的恰瓦拉和馬納范拉庫里奇稱為特拉范科的大礦床,它在1911~1945年間的供礦量佔世界的一半,現在仍然是重要的產地。1958年在鈾、釷資源勘探中,在比哈爾邦內陸的蘭契高原上發現了一個新的獨居石和鈦鐵礦礦床,規模巨大。印度獨居石釷含量高達8%ThO2。在馬納范拉庫里奇採的重砂獨居石佔5~6%。鈦鐵礦佔65%,金紅石3%,鋯英石5~6%,石榴石7~8%。
前蘇聯
前蘇聯的稀土儲量很大,主要是伴生礦床位於科拉半島,存在於鹼性岩中的含稀土的磷灰石。 前蘇聯的主要稀土來源就是從磷灰石礦石中回收稀土,此外,在磷灰石礦石中,還可回收的稀土礦物有鈰鈮鈣鈦礦,含稀土為29~34%。另外,在赫列比特和森內爾還有氟碳鈰礦。
澳大利亞
澳大利亞是獨居石的生產大國,獨居石是作為生產鋯英石和金紅石及鈦鐵礦的副產品加以回收。澳大利亞的砂礦主要集中在西部地區。澳大利亞也產磷釔礦。 澳大利亞可開發利用的稀土資源,還有位於昆士蘭州中部艾薩山的采鈾的尾礦,南澳大利亞州羅克斯伯唐斯銅、鈾金礦床。
加拿大
加拿大主要從鈾礦中副產稀土。位於安大略省布來恩德里弗-埃利特湖地區的鈾礦,主要由瀝青鈾礦、鈦鈾礦和獨居石、磷釔礦組成,在濕法提鈾時,可把稀土也提出來。 此外,在魁北克省的奧卡地區擁有的燒綠石礦,也是稀土的一個很大潛在資源。還有紐芬蘭島和拉布拉多省境內的斯特倫奇湖礦,也含有釔和重稀土正准備開發。
南非
南非是非洲地區最重要的獨居石生產國。位於開普省的斯廷坎普斯克拉爾的磷灰石礦,伴生有獨居石,是世界上唯一單一脈狀型獨居石稀土礦。此外,在東南海岸的查茲貝的海濱砂中也有稀土,在布法羅螢石礦中也伴生獨居石和氟碳鈰礦,正計劃和研究回收。
馬來西亞
主要從錫礦的尾礦中回收獨居石、磷釔礦和鈮釔礦等稀土礦物,曾一度是世界重稀土和釔的主要來源。
埃及
埃及從鈦鐵礦中回收獨居石。礦床位於尼羅河三角洲地區,屬於河濱沙礦,礦源由上游風化的沖積砂沉積而成,獨居石儲量約20萬噸。
巴西
巴西是世界稀土生產的最古老國家,1884年開始向德國輸出獨居石,曾一度名揚世界。巴西的獨居石資源主要集中於東部沿海,從里約熱內盧到北部福塔萊薩,長達約643km地區,礦床規模大。
編輯本段稀土生產與分離
概述
稀土市場是一個多元化的市場,它不只是一個產品,而是15個稀土元素和釔、鈧及其各種化合物從純度46%的氯化物到99.9999%的單一稀土氧化物及稀土金屬,均具有多種多樣的用途。加上相關的化合物和混合物,產品不計其數。首先從最初的礦石開采起,我們逐一介紹稀土的分離方法和冶煉過程。
稀土選礦
選礦是利用組成礦石的各種礦物之間的物理化學性質的差異,採用不同的選礦方法,藉助不同的選礦工藝,不同的選礦設備,把礦石中的有用礦物富集起來,除去有害雜質,並使之與脈石礦物分離的機械加工過程。 當前我國和世界上其它國家開采出來的稀土礦石中,稀土氧化物含量只有百分之幾,甚至有的更低,為了滿足冶煉的生產要求,在冶煉前經選礦,將稀土礦物與脈石礦物和其它有用礦物分開,以提高稀土氧化物的含量,得到能滿足稀土冶金要求的稀土精礦。 稀土礦的選礦一般採用浮選法,並常輔以重選、磁選組成多種組合的選礦工藝流程。 內蒙古白雲鄂博礦山的稀土礦床,是鐵白雲石的碳酸岩型礦床,在主要成分鐵礦中伴生稀土礦物(除氟碳鈰礦、獨居石外,還有數種含鈮、稀土礦物)。 采出的礦石中含鐵30%左右,稀土氧化物約5%。在礦山先將大礦石破碎後,用火車運至包頭鋼鐵集團公司的選礦廠。選礦廠的任務是將Fe2O3從33%提高到55%以上,先在錐形球磨機上磨礦分級,再用圓筒磁選機選得62~65%Fe2O3(氧化鐵)的一次鐵精礦。其尾礦繼續進行浮選與磁選,得到含45%Fe2O3(氧化鐵)以上的二次鐵精礦。稀土富集在浮選泡沫中,品位達到10~15%。該富集物可用搖床選出REO含量為30%的粗精礦,經選礦設備再處理後,可得到REO60%以上的稀土精礦。
稀土冶煉方法
稀土冶煉方法有兩種,即濕法冶金和火法冶金。 濕法冶金屬化工冶金方式,全流程大多處於溶液、溶劑之中,如稀土精礦的分解、稀土氧化物、稀土化合物、單一稀土金屬的分離和提取過程就是採用沉澱、結晶、氧化還原、溶劑萃取、離子交換等化學分離工藝過程。現應用較普遍的是有機溶劑萃取法,它是工業分離高純單一稀土元素的通用工藝。濕法冶金流程復雜,產品純度高,該法生產成品應用面廣闊。 火法冶金工藝過程簡單,生產率較高。稀土火法冶煉主要包括硅熱還原法製取稀土合金,熔鹽電解法製取稀土金屬或合金,金屬熱還原法製取稀土合金等。火法冶金的共同特點是在高溫條件下生產。
稀土精礦的分解
稀土精礦中的稀土,一般呈難溶於水的碳酸鹽、氟化物、磷酸鹽、氧化物或硅酸鹽等形態。必須通過各種化學變化將稀土轉化為溶於水或無機酸的化合物,經過溶解、分離、凈化、濃縮或灼燒等工序,製成各種混合稀土化合物如混合稀土氯化物,作為產品或分離單一稀土的原料,這樣的過程稱為稀土精礦分解也稱為前處理。 分解稀土精礦有很多方法,總的來說可分為三類,即酸法、鹼法和氯化分解。酸法分解又分為鹽酸分解、硫酸分解和氫氟酸分解法等。鹼法分解又分為氫氧化鈉分解或氫氧化鈉熔融或蘇打焙燒法等。一般根據精礦的類型、品位特點、產品方案、便於非稀土元素的回收與綜合利用、利於勞動衛生與環境保護、經濟合理等原則選擇適宜的工藝流程。 目前,雖然已發現有近200種稀散元素礦物,但由於稀少而未富集成具有工業開採的獨立礦床,迄今只發現有很少見的獨立鍺礦、硒礦、碲礦,但礦床規模都不大。
碳酸稀土和氯化稀土的生產
這是稀土工業中最主要的兩種初級產品,一般地說,目前有兩個主要工藝生產這兩種產品。 一個工藝是濃硫酸焙燒工藝,即把稀土精礦與硫酸混合在回轉窯中焙燒。經過焙燒的礦用水浸出,則可溶性的稀土硫酸鹽就進入水溶液,稱之為浸出液。然後往浸出液中加入碳酸氫銨,則稀土呈碳酸鹽沉澱下來,過濾後即得碳酸稀土。 另一種工藝叫燒鹼法工藝,簡稱鹼法工藝。一般是將60%的稀土精礦與濃鹼液攪勻,在高溫下熔融反應,稀土精礦即被分解,稀土變為氫氧化稀土,把鹼餅經水洗除去鈉鹽和多餘的鹼,然後把水洗過的氫氧化稀土再用鹽酸溶解,稀土被溶解為氯化稀土溶液,調酸度除去雜質,過濾後的氯化稀土溶液經濃縮結晶即製得固體的氯化稀土。
編輯本段磷礦中伴生稀土的回收
自然界的稀土元素除了賦存在各種稀土礦中外, 還有相當大的一部分與磷灰石和磷塊岩礦共生。由於稀土的離子半徑(0. 848~0. 106 nm)與 Ca2+(0. 106 nm)很接近,稀土以類質同象方式賦存於磷礦岩中。世界磷礦總儲量約為 1000億噸,稀土平均含量為 0. 5‰ , 估計世界磷礦中伴生的稀土總量為5000萬噸。針對礦中稀土含量低及其賦存狀態特殊等特點,國內外已經開展了多種回收工藝研究, 可分為濕法和熱法; 濕法中,根據分解酸不同又可分為硝酸法、鹽酸法、硫酸法。從磷化工過程回收稀土有多種, 均和磷礦加工方式密切相關。熱法磷酸生產過程中, 稀土主要進入硅酸鹽熔渣中, 可採用大量鹽酸或硝酸分解浸出, 過濾除去硅石後, 再採用TBP等萃取回收稀土, 稀土回收率可以達到 60%。隨著磷礦資源不斷利用, 正轉向低品質磷礦的開發, 硫酸濕法磷酸工藝成為磷化工主流方法,對硫酸濕法磷酸中的稀土進行回收已成為研究熱點。在硫酸濕法磷酸生產過程中, 通過控制稀土在磷酸中的富集, 再採用有機溶劑萃取提取稀土的工藝比早期開發的方法更具有優勢。
編輯本段稀土元素的分離
目前,除Pm以外的16個稀土元素都可提純到6N(99.9999%)的純度。由稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中,分離提取出單一純稀土元素,在化學工藝上是比較復雜和困難的。其主要原因有二個,一是鑭系元素之間的物理性質和化學性質十分相似,多數稀土離子半徑居於相鄰兩元素之間,非常相近,在水溶液中都是穩定的三價態。稀土離子與水的親和力大,因受水合物的保護,其化學性質非常相似,分離提純極為困難。二是稀土精礦分解後所得到的混合稀土化合物中伴生的雜質元素較多(如鈾、釷、鈮、鉭、鈦、鋯、鐵、鈣、硅、氟、磷等)。因此,在分離稀土元素的工藝流程中,不但要考慮這十幾個化學性質極其相近的稀土元素之間的分離,而且還必須考慮稀土元素同伴生的雜質元素之間的分離。
編輯本段分離方法
分步法
從1794年發現的釔(Y)到1905年發現的鑥(Lu)為止,所有天然存在的稀土元素間的單一分離,還有居里夫婦發現的鐳,都是用這種方法分離的。分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進行分離和提純的。方法的操作程序是:將含有兩種稀土元素的化合物先以適宜的溶劑溶解後,加熱濃縮,溶液中一部分元素化合物析出來(結晶或沉澱)。析出物中,溶解度較小的稀土元素得到富集,溶解度較大點的稀土元素在溶液中也得到富集。因為稀土元素之間的溶解度差別很小,必須重復操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來,因而這是一件非常困難的工作。全部稀土元素的單一分離耗費了100多年,一次分離重復操作竟達2萬次,對於化學工作者而言,其艱辛的程度,可想而知。因此用這樣的方法不能大量生產單一稀土。
離子交換法
由於分步法不能大量生產單一稀土,因而稀土元素的研究工作也受到了阻礙,第二次世界大戰後,美國原子彈研製計劃即所謂曼哈頓計劃推動了稀土分離技術的發展,因稀土元素和鈾、釷等放射性元素性質相似,為盡快推進原子能的研究,就將稀土作為其代用品加以利用。而且,為了分析原子核裂變產物中含有的稀土元素,並除去鈾、釷中的稀土元素,研究成功了離子交換色層分析法(離子交換法),進而用於稀土元素的分離。 離子交換色層法的原理是:首先將陽離子交換樹脂填充於柱子內,再將待分離的混合稀土吸附在柱子入口處的那一端,然後讓淋洗液從上到下流經柱子。形成了絡合物的稀土就脫離離子交換樹脂而隨淋洗液一起向下流動。流動的過程中稀土絡合物分解,再吸附於樹脂上。就這樣,稀土離子一邊吸附、脫離樹脂,一邊隨著淋洗液向柱子的出口端流動。由於稀土離子與絡合劑形成的絡合物的穩定性不同,因此各種稀土離子向下移動的速度不一樣,親和力大的稀土向下流動快,結果先到達出口端。 離子交換法的優點是一次操作可以將多個元素加以分離。而且還能得到高純度的產品。這種方法的缺點是不能連續處理,一次操作周期花費時間長,還有樹脂的再生、交換等所耗成本高,因此,這種曾經是分離大量稀土的主要方法已從主流分離方法上退下來,而被溶劑萃取法取代。但由於離子交換色層法具有獲得高純度單一稀土產品的突出特點,目前,為製取超高純單品以及一些重稀土元素的分離,還需用離子交換色層法分離製取一稀土產。
溶劑萃取法
利用有機溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機溶劑液-液液萃取法,簡稱溶劑萃取法,它是一種把物質從一個液相轉移到另一個液相的傳質過程。 溶劑萃取法在石油化工、有機化學、葯物化學和分析化學方面應用較早。但近四十年來,由於原子能科學技術的發展,超純物質及稀有元素生產的需要,溶劑萃取法在核燃料工業、稀有冶金等工業方面,得到了很大的發展。我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面,均達到了很高的水平。 溶劑萃取法其萃取過程與分級沉澱、分級結晶、離子交換等分離方法相比,具有分離效果好、生產能力大、便於快速連續生產、易於實現自動控制等一系列優點,因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法。 溶劑萃取法的分離設備有混合澄清槽、離心萃取器等,提純稀土所用的萃取劑有:以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑,以胺為代表的陰離子交換液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑三種。這些萃取劑的粘度與比重都很高,與水不易分離。通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。 萃取工藝過程一般可分為三個主要階段:萃取、洗滌、反萃取。
㈩ 有沒有提取VC的樹脂有什麼優點
可以提取維生素VC的樹脂有大孔弱酸性丙烯酸陽離子交換樹脂,通常應內用在除去水中的鹼容度和硬度,特別是除去水中碳酸氫鹽、碳酸鹽及其它一些鹼性鹽類,也可用於工業廢水處理、金屬回收、生化葯物的分離和提純。
弱酸性丙烯酸樹脂的優點:
1.具有交換容量高、工作交換容量大;
2.機械強度高、化學穩定性好;
3.抗氧化性能優越;
4.交換速度快等特點。