應用離子交換法分離稀土元素

1. 稀土元素提取用樹脂

不可能
稀土元素是要熔化才能提取
最少都有1000以上
樹脂都堅持不了1秒了，怎麼說也不可能的啊！

2. 稀土鑭元素的分離提純

一般用分級結晶法，分級沉澱法，離子交換法，反相色層法，溶劑萃取法，液膜萃取法，反相萃取色層法和氧化還原法，我只知道氧化還原發的方程式。對於鈰Ce：用強氧化劑氧化4e(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4，也可以用高錳酸鉀或是連二硫酸銨，再控制PH到2.6，就可以沉澱下來，而其他的稀土則不會。對於釤，鐿，銪，用磺基水楊酸使釤銪分出，再Eul3+Zn=2EuCl2+ZnCl2, Eu(OH)2+2NH4CI=［Eu(NH3)2(H2O)2］CI2再用汞齊分離其他的用的是沉澱，結晶等方法，方程式就是和草酸還有溴酸生成沉澱，還有就是用鈉汞齊還原的。

3. 稀土元素間的相互分離

稀土元素相互分離的方法如分級結晶法、分級沉澱和均相沉澱法，因分離的效果不理想，手續冗長、費時，已很少用於礦石分析。

氧化還原分離法系以原子價的改變為基礎，廣泛用於具有變價的稀土元素如四價鈰和二價銪、釤和鐿的分離。

有機溶劑萃取法對於分離稀土元素是行之有效的方法。如用乙醚萃取四價鈰可與其他稀土元素分離。近年來應用P₂₀₄萃取分離稀土元素具有特別重要的意義，例如用0.75mol/LP₂₀₄甲苯萃取時，鑭-鑥的分離因數可達3.5×10⁵，相鄰兩鑭系元素平均分離因數為2.5。P₅₀₇性質與P₂₀₄相似，相鄰稀土元素的分離因數的平均值大子P₂₀₄。

層析分離法包括紙色層法和柱上色譜法。在紙色譜法中，展開劑的選擇很重要，用於稀土元素分離的展開劑有:丙酮-乙醚-硫氰酸-硝酸銨系統;丁酮-硫氰酸-硝酸銨系統，丁醇-8-羥基喹啉-乙酸-硝酸銨系統以及8-羥基喹啉-二甘醇甲醚-三氯甲烷-氯化鉀系統等。

紙色譜法的優點是操作簡便，由於某些稀土元素在展開時存在拖尾現象，影響分離效果。近年來提出用高壓直流紙上電泳法可將15個稀土元素分離，但在常規分析中尚未使用。用乙醚-四氫呋喃-P₂₀₄-硝酸(100+15+1+3.5)對所有的稀土元素具有很好的分離效果，大量鈾存在以及復雜礦石中鑭系元素的分離都能得到同樣的效果。在上述分離系統中，採用雙向薄層色譜分離鉬、鋯、鈾、釔、銪、釤、鉕、釹、鐠、鈰、鑭、鋇、鍶、碲等元素，且可以分離測定岩石和獨居石中的稀土元素。

柱上反相分配層析法中以負載於三氟氯乙烯、硅藻土或多孔硅膠等擔體上的P₂₀₄或P₅₀₇作固定相，以適當濃度的鹽酸、硝酸或高氯酸溶液作流動相可以將稀土元素分成兩組、多組或將15個稀土元素相互分離。在一般情況下的分離效果，P₅₀₇優於P₂₀₄。以P₅₀₇萃淋樹脂作固定相的分離又優於負載在一般擔體上的P₅₀₇的固定相。柱上色層法分離稀土元素，目前應用最廣。

離子交換法也是分離稀土元素較為有效的方法。此法不但利用稀土元素在交換劑上交換勢的微小差別進行分離，而且更主要的是利用各稀土元素所形成的配合物其穩定性不同的特性來增進分離效果。常用的配位合劑有:乙酸銨、EDTA、檸檬酸、磺基水楊酸、乳酸和α-羥基異丁酸等。尤以α-羥基異丁酸效果較好。

高速離子交換色譜法，不僅使稀土元素相互分離，而且也大大地縮短了分離時間;α-羥基異丁酸濃度梯度或pH梯度淋洗效果更好，可在0.5h內完成15個稀土元素相互分離。

總之，對稀土元素間的相互分離，迄今為止各類方法均有其優缺點，在實際使用中有一定局限性。

4. 常用的離子交換樹脂材料有哪些方面的應用

1）水處理
水處理領域離子交換樹脂的需求量很大，約占離子交換樹脂產量的90%，用於水中的各種陰陽離子的去除。目前，離子交換樹脂的最大消耗量是用在火力發電廠的純水處理上，其次是原子能、半導體、電子工業等。
2）食品工業
離子交換樹脂可用於製糖、味精、酒的精製、生物製品等工業裝置上。例如：高果糖漿的製造是由玉米中萃出澱粉後，再經水解反應，產生葡萄糖與果糖，而後經離子交換處理，可以生成高果糖漿。離子交換樹脂在食品工業中的消耗量僅次於水處理。
3）制葯行業
制葯工業離子交換樹脂對發展新一代的抗菌素及對原有抗菌素的質量改良具有重要作用。鏈黴素的開發成功即是突出的例子。近年還在中葯提成等方面有所研究。
4）合成化學和石油化學工業
在有機合成中常用酸和鹼作催化劑進行酯化、水解、酯交換、水合等反應。用離子交換樹脂代替無機酸、鹼，同樣可進行上述反應，且優點更多。如樹脂可反復使用，產品容易分離，反應器不會被腐蝕，不污染環境，反應容易控制等。
甲基叔丁基醚（MTBE）的制備，就是用大孔型離子交換樹脂作催化劑，由異丁烯與甲醇反應而成，代替了原有的可對環境造成嚴重污染的四乙基鉛。
5）環境保護
離子交換樹脂已應用在許多非常受關注的環境保護問題上。目前，許多水溶液或非水溶液中含有有毒離子或非離子物質，這些可用樹脂進行回收使用。如去除電鍍廢液中的金屬離子，回收電影製片廢液里的有用物質等。
6）濕法冶金及其他
離子交換樹脂可以從貧鈾礦里分離、濃縮、提純鈾及提取稀土元素和貴金屬。

5. 稀土元素的分離的技術

稀土元素分離的新方法 譯自：《SCIENCE》 前言：稀土元素及其化合物在現代技術中佔有重要的地位，但其單一元素的分離卻是一項復雜的過程。2000年國際最具權威的學術期刊Science雜志發表了日本科學家Uda等人的一篇論文（289卷，2326-2329頁），提供了一種全新方法，大大簡化了稀土分離的步驟，為降低稀土的高昂價格提供了一個令人振奮的機會。他們通過控制稀土不同氧化態以及利用二鹵、三鹵化物揮發性的差異來達到稀土元素分離的目的。這不僅僅是有趣的科學現象，同時也將對稀土生產以及以其為原料的材料和器件的製造業產生重大影響。英國劍橋大學的Fray教授對此論文進行了權威評述，發表在同期的2326-2329頁，現摘譯如下。 「稀土元素」這一稱謂源自早期的觀點，當時認為這些元素只能從非常稀有的材料中分離得到。然而地質勘察結果表明這些元素在地殼中儲量相當豐富，例如鈰的儲量高於鈷，釔的儲量高於鉛，鑥和銩儲量與銻、汞、銀相當。但是由於它們的物理、化學性質比較接近，稀土元素通常在地殼中聚集出現，這使得它們的分離非常困難。正因為如此，僅僅是分離和鑒定出所有的稀土元素就用了從1839到1907年的將近70年時間。稀土元素在現代科技中佔有重要地位，但與其它金屬相比，稀土元素非常昂貴。稀土氧化物的價格根據其稀少程度和萃取方法的不同，從$20/kg到$7000/kg不等，而稀土金屬又比其氧化物大約貴$80/kg。這種狀況完全是由於稀土元素難於分離造成的。傳統的稀土分離是基於溶劑萃取和離子交換的過程，這些方法很繁瑣，近年來也只有一些很小的改進，沒有實質性的改變。在傳統工藝中，富含稀土元素的礦石首先要經過濃酸或濃鹼溶解，這是最簡單的一步，而隨後稀土元素進一步的分離則是無機化學中一個巨大的難點。目前有兩種方法已經用於商業生產中，一種是以固－液系統為基礎，利用分步結晶或沉澱法分離，另一種則以液－液系統為基礎，利用離子交換或溶劑萃取的方法達到分離。20世紀60年代以來，液－液萃取成為較流行的工藝路線。在這種方法中，稀土元素首先被分離進入酸性有機相。現代工藝中通常要求有機相含有可互溶的兩相，因為高粘性的活性組分（萃取劑）必須得以溶解以保證兩相混合均勻。然而，液－液萃取分離的效率通常較低，且需要多次循環。例如Molycorp提取氧化銪了的流程（如圖）就顯示了這種方法的復雜性，每一級的分離系數只有2～10。與之相比，Uda等人所報道的新方法中分離系數高達500～600，因而極大地減少了分離步驟。他們是通過將不同鹵化物的合成熱力學與揮發度二者差異的完美結合而實現這一目標的。 稀土元素在冶金、燃料電池、玻璃和制陶染色以及磁體生產等領域都有廣泛的應用。在冶金工業中，將「混合稀土金屬」（從混合氧化物中直接還原得到的一種稀土金屬混合物）加入熔融鐵水或有色金屬中，可以改進金屬的機械性質。例如用鎂等有色金屬替代鐵，可以製造更為輕便道交通工具。低溫燃料電池需要儲氫，使用鑭－鎳合金可以達到這個目的。高溫燃料電池使用稀土氧化物穩定的氧化鋯作為電解質，一些電極材料也含有稀土元素。同樣的電解質若用於氧感測器，可以用來控制內燃機，以及測量熔化的鐵水和銅水中的氧含量。而且，利用釓合金的磁熱效應可以在不同系統中實現磁致冷或磁致熱。目前，稀土氧化物最大的用途仍然是有色玻璃和陶瓷。加入釹可使玻璃從藍色變成酒紅色，加鐠可變成綠色，加鉺可變成粉紅色，加鈥可變成藍色。將稀土與其它元素結合，可以生成其它顏色，比如，鈦和鈰結合生成黃色。稀土元素應用增長最快的領域是對其磁性的應用。釤－鈷合金和釹－鐵－硼合金是非常穩定的磁體，它們有很高的剩磁和矯頑力。這些磁體是構成硬碟驅動器、電動發動機和耳塞的必需部分。稀土元素的應用很有可能會繼續增加，但是許多應用被這些元素高昂的價格所限制。Uda等人報道的新方法將會使稀土元素的分離方法向更為簡單、便捷的方向發展，進一步降低稀土價格，為這些獨特的元素開辟更加廣闊的應用前景。（參考文獻略）
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6. 陽離子交換樹脂可以吸收稀土

准確的表抄述應該是離子交換法可以對稀土元素進行分離，從而制備高純度的單一稀土元素。是以離子交換樹脂作為固定相，含稀土離子的料液（一般為淋洗液）為流動相，通過離子交換樹脂骨架上的官能團所帶離子，與稀土離子淋洗液中的電荷相同的離子發生置換反應，從而將稀土離子吸附在樹脂官能團上，樹脂官能團自帶的離子釋放到稀土料液中（比如陽樹脂的H離子或陰樹脂的OH離子），當樹脂吸附飽和後，在用高濃度的HCl或NaOH溶液進行洗脫，因為離子交換是可逆的，所以吸附後洗脫並不困難。作為離子交換樹脂在稀土元素離子吸附中的應用，最難的是將離子排代順序靠近的稀土離子進行有效分離，從而得到高純度的單一稀土元素。這個問題也是咱們作為全球最大稀土儲有量國家，但高端稀土的生產及定價卻被國外公司壟斷的關鍵所在，國內的生產工藝一般都採取萃淋法，得到的純度普遍不高，作為微量精製製取高純度額稀土元素，離子交換法是首選。希望能與國內相關科研及生產單位可以進一步交流，合作。

7. 稀土金屬的分離提純

從精礦提取所得的混合稀土化合物中分離提取單一稀土元素，不僅要將這十幾個化學性質極其相近的稀土元素分離出來，而且還必須將稀土元素和伴生的雜質分離開來。主要有化學法、離子交換法和溶劑萃取法等。 具有規模大和連續化等特點，是稀土元素進行分組或分離的重要方法。稀土鹽類在一定的萃取體系和設備中，經有機相與水相多次接觸和再分配，達到多元素分組和單個元素分離。使用的萃取劑有含氧溶劑類（酮、醚、醇、酯類化合物）、磷類（如磷酸三丁酯、二- 2-乙基己基磷酸）、胺類（三烷基胺、氯化三烷基胺）、羧酸類（脂肪酸、環烷酸）以及能和金屬離子形成螯合物的螯合萃取劑。使用的萃取設備有混合澄清萃取器、萃取塔和離心萃取器。在中性絡合萃取體系中，萃取劑是中性有機化合物磷酸三丁酯（TBP）、甲基磷酸二甲庚酯（P-350）等。被萃取物是無機鹽R(NO3)3，它們結合生成的萃合物是中性絡合物。中性磷氧類萃取劑最重要，其中P-350萃取稀土能力比TBP強。在P-350或TBP硝酸體系萃取分離稀土時，影響分配比和分離系數的因素有：酸度、稀土濃度、鹽析劑和萃取劑濃度等。在酸性絡合萃取體系中，萃取劑是有機弱酸HA。最重要的是酸性磷氧萃取劑二-2-乙基己基磷酸（P-204），它在非極性溶劑（煤油）中通常是以二聚分子H2A2的形式存在，二聚體是通過兩個氫鍵O-H…O結合起來的，能在酸性溶液中進行萃取。其分配比隨著原子序數的增加（離子半徑的減少）而增加。在離子締合萃取體系中，萃取劑是含氧或含氮的有機物，被萃取物通常為金屬絡陰離子，二者以離子締合方式成為萃合物進入有機相，最重要的是胺類萃取劑（伯、仲、叔胺和季銨鹽）。它們只能萃取可生成絡陰離子的金屬元素（如稀土），不能生成絡陰離子的鹼金屬、鹼土金屬不能被萃取，所以選擇性較高。在用P-204煤油-HCl-RCl3體系進行稀土分離時，可將稀土混合物分成輕、中、重三組。控制一定的水相鹽酸濃度和有機相濃度，在不同的酸度下，P-204與稀土元素的絡合能力不同，從而按預定的界限分組。首先以釹、釤為界，將釤、銪及其後面的重稀土萃入有機相中，釹及其以前的輕稀土留在萃余液中；然後再以釓、鋱為界，先以2摩爾濃度的鹽酸反萃獲得釤、釓富集物，再用5摩爾濃度的鹽酸反萃又獲得重稀土富集物，達到分組的目的。各組富集物可進一步分離為單一稀土。