稀土分离用离子交换树脂

A. 稀土元素提取用树脂

不可能
稀土元素是要熔化才能提取
最少都有1000以上
树脂都坚持不了1秒了，怎麼说也不可能的啊！

B. 稀土元素间的相互分离

稀土元素相互分离的方法如分级结晶法、分级沉淀和均相沉淀法，因分离的效果不理想，手续冗长、费时，已很少用于矿石分析。

氧化还原分离法系以原子价的改变为基础，广泛用于具有变价的稀土元素如四价铈和二价铕、钐和镱的分离。

有机溶剂萃取法对于分离稀土元素是行之有效的方法。如用乙醚萃取四价铈可与其他稀土元素分离。近年来应用P₂₀₄萃取分离稀土元素具有特别重要的意义，例如用0.75mol/LP₂₀₄甲苯萃取时，镧-镥的分离因数可达3.5×10⁵，相邻两镧系元素平均分离因数为2.5。P₅₀₇性质与P₂₀₄相似，相邻稀土元素的分离因数的平均值大子P₂₀₄。

层析分离法包括纸色层法和柱上色谱法。在纸色谱法中，展开剂的选择很重要，用于稀土元素分离的展开剂有:丙酮-乙醚-硫氰酸-硝酸铵系统;丁酮-硫氰酸-硝酸铵系统，丁醇-8-羟基喹啉-乙酸-硝酸铵系统以及8-羟基喹啉-二甘醇甲醚-三氯甲烷-氯化钾系统等。

纸色谱法的优点是操作简便，由于某些稀土元素在展开时存在拖尾现象，影响分离效果。近年来提出用高压直流纸上电泳法可将15个稀土元素分离，但在常规分析中尚未使用。用乙醚-四氢呋喃-P₂₀₄-硝酸(100+15+1+3.5)对所有的稀土元素具有很好的分离效果，大量铀存在以及复杂矿石中镧系元素的分离都能得到同样的效果。在上述分离系统中，采用双向薄层色谱分离钼、锆、铀、钇、铕、钐、钷、钕、镨、铈、镧、钡、锶、碲等元素，且可以分离测定岩石和独居石中的稀土元素。

柱上反相分配层析法中以负载于三氟氯乙烯、硅藻土或多孔硅胶等担体上的P₂₀₄或P₅₀₇作固定相，以适当浓度的盐酸、硝酸或高氯酸溶液作流动相可以将稀土元素分成两组、多组或将15个稀土元素相互分离。在一般情况下的分离效果，P₅₀₇优于P₂₀₄。以P₅₀₇萃淋树脂作固定相的分离又优于负载在一般担体上的P₅₀₇的固定相。柱上色层法分离稀土元素，目前应用最广。

离子交换法也是分离稀土元素较为有效的方法。此法不但利用稀土元素在交换剂上交换势的微小差别进行分离，而且更主要的是利用各稀土元素所形成的配合物其稳定性不同的特性来增进分离效果。常用的配位合剂有:乙酸铵、EDTA、柠檬酸、磺基水杨酸、乳酸和α-羟基异丁酸等。尤以α-羟基异丁酸效果较好。

高速离子交换色谱法，不仅使稀土元素相互分离，而且也大大地缩短了分离时间;α-羟基异丁酸浓度梯度或pH梯度淋洗效果更好，可在0.5h内完成15个稀土元素相互分离。

总之，对稀土元素间的相互分离，迄今为止各类方法均有其优缺点，在实际使用中有一定局限性。

C. 阳离子交换树脂可以吸收稀土

准确的表抄述应该是离子交换法可以对稀土元素进行分离，从而制备高纯度的单一稀土元素。是以离子交换树脂作为固定相，含稀土离子的料液（一般为淋洗液）为流动相，通过离子交换树脂骨架上的官能团所带离子，与稀土离子淋洗液中的电荷相同的离子发生置换反应，从而将稀土离子吸附在树脂官能团上，树脂官能团自带的离子释放到稀土料液中（比如阳树脂的H离子或阴树脂的OH离子），当树脂吸附饱和后，在用高浓度的HCl或NaOH溶液进行洗脱，因为离子交换是可逆的，所以吸附后洗脱并不困难。作为离子交换树脂在稀土元素离子吸附中的应用，最难的是将离子排代顺序靠近的稀土离子进行有效分离，从而得到高纯度的单一稀土元素。这个问题也是咱们作为全球最大稀土储有量国家，但高端稀土的生产及定价却被国外公司垄断的关键所在，国内的生产工艺一般都采取萃淋法，得到的纯度普遍不高，作为微量精制制取高纯度额稀土元素，离子交换法是首选。希望能与国内相关科研及生产单位可以进一步交流，合作。

D. 稀土元素与伴生元素的分离

61.2.1.1 沉淀分离法

稀土元素的沉淀分离法一般采用草酸盐、氢氧化物和氟化物法。有时为了提高分离效果，可将这些方法结合使用。草酸盐沉淀法几乎是分离稀土的特效方法，可有效地分离除钍和碱土金属以外的所有元素。氢氧化物主要用于分离碱金属和碱土金属，但选择性较差。氟化物沉淀法主要用于分离铌、钽和大量磷酸根。由于稀土氟化物溶解度小于草酸盐，特别适用于分离和富集痕量稀土元素。

(1)草酸盐沉淀法

草酸是最常用的沉淀稀土的组试剂，可使稀土元素与大量共生元素如铁，铝、铬，锰，镍、锆、铪和铀等分离。稀土与草酸形成溶解度很小的晶形草酸盐沉淀RE(C₂O₄)₂·nH₂O，易于过滤和洗涤，灼烧后即得稀土氧化物。

在中性溶液中某些金属离子形成溶解度较小的草酸盐(如锶、钡、钻，镍、铜、锌，银、镉、铅、锡，铋等)会沾污稀土草酸盐沉淀;因此，沉淀分离应在酸性溶液(pH1.5～2.5)中进行。重稀土易与草酸铵形成碱式草酸盐配合物(NH₄)₃［RE(C₂O₄)₃］而部分溶解，因此沉淀剂最好是草酸而不使用草酸铵。若有钛存在，可加入过氧化氢掩蔽，钛量过大时则应先将稀土以氟化物状态沉淀分离除去钛。

近年来，常用草酸甲酯或草酸丙酯代替草酸，使发生均相沉淀改进沉淀晶形以减少草酸稀土沉淀的沾污。杂质含量高时，应采用二次沉淀分离。稀土含量低时可用钙作载体。

草酸盐沉淀分离法不能分离钍和钙，故在测定稀土总量时，须与其他分离方法结合使用;例如用碘酸盐法、苯甲酸法或六次甲基四胺法分离钍，用氢氧化铵沉淀法分离钙等。

(2)氢氧化铵沉淀法

此法主要用于稀土与钙和镁的分离，但不能分离钍。用NaOH沉淀稀土可与铝、铍、锌、钒、钨、钼和砷等分离。

稀土氢氧化物是比铁和铝的氢氧化物更强的碱，在中性溶液中溶解度明显，且其碱性和溶解度随稀土元素原子序数的增加而减小。因此，应加过量的氢氧化物进行分离，一般氢氧化铵过量10%，稀土的沉淀分离结果较满意。

稀土氢氧化物沉淀呈黏液状，不易过滤。通常应在热溶液中沉淀，并在沸水浴中保温，必要时可加入少许纸浆过滤。

在碱性溶液中，三乙醇胺能同铁、锰、铝和铜等元素形成稳定的配合物，适当量的三乙醇胺并不影响稀土氢氧化物沉淀。EDTA和EGTA与稀土元素有较强的配位作用，但用量适当，可在稀土氢氧化物定量沉淀的情况下，掩蔽一些共存元素，提高分离效果。有时EGTA和三乙醇胺联合使用，效果更好。

镁的氢氧化物是痕量稀土元素有效的共沉淀剂。

(3)氟化物沉淀法

稀土元素的氟化物溶解度很小，当以氟化物沉淀稀土时，此时铌、钽，钛、锆和铁保留于溶液中而与稀土定量分离。一般是在!(HCl)=3%和!(HF)=10%介质中进行沉淀。氟离子浓度过大，则稀土氟化物有形成可溶性氟配离子的趋势。由于生成的沉淀呈难过滤的胶体状态，且需在塑料器皿或铂皿中进行，因而限制了此法的应用。

沉淀分离法一次均不能得到满意的结果，必须将上述方法结合使用或用二次沉淀法。

61.2.1.2 溶剂萃取分离法

能与稀土形成配合物并为有机溶剂萃取的有机试剂很多，效果较好的有PMBP(1-苯基-3-甲基-4-苯酰基吡唑酮)、BPHA(苯甲酰苯胲)、TTA(2-噻吩甲酰三氟丙酮)、PAN［1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚］等。其中PMBP为目前分离稀土最好的试剂之一。PMBP与稀土和钍在pH5～5.6时生成的配合物，可为苯所萃取。与钍形成的配合物更稳定，可利用此差异在一定条件下将稀土反萃取进入水相以达到与钍分离的目的。

61.2.1.3 离子交换色谱分离法

离子交换色谱分离法是近年来用以分离稀土元素最快和效果最好的方法之一。它利用稀土元素与其他元素在树脂柱上分配系数的差异，用不同成分的淋洗液分离出稀土元素，即使最难分离的钍也可定量分离。本法的优点是分离效果好、劳动强度低以及引进的杂质少，特别适用于稀土矿物的系统分析，也适用于分离富集岩石和矿物中痕量稀土元素。

几种常用的离子交换树脂及分离稀土元素的条件列于表61.5。

表61.5 几种常用的离子交换树脂及分离稀土的条件

61.2.1.4 反相萃取色谱分离法

反相萃取色谱分离具有溶剂萃取的选择性和离子交换色谱的高效性，负载于担体上的P₅₀₇或者PMBP及P₅₀₇萃淋树脂用作固定相，能有效地分离稀土元素与其他元素。

E. 离子交换树脂的用途是什么呢

离子交换树脂的用途：

1、用于水中的各种阴阳离子的去除。

2、离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的酿造、生物制品等工业装置上。

3、制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。

4、在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。

目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

(5)稀土分离用离子交换树脂扩展阅读：

注意事项：

1、离子交换树脂含有一定水分，不宜露天存放，储运过程中应保持湿润，以免风干脱水，使树脂破碎，如贮存过程中树脂脱水了，应先用浓食盐水（10%）浸泡，再逐渐稀释，不得直接放入水中，以免树脂急剧膨胀而破碎。

2、冬季储运使用中，应保持在5-40℃的温度环境中，避免过冷或过热，影响质量，若冬季没有保温设备时，可将树脂贮存在食盐水中，食盐水浓度可根据气温而定。

3、离子交换树脂的工业产品中，常含有少量低聚合物和未参加反应的单体，还含有铁、铅、铜等无机杂质，当树脂与水、酸、碱或其它溶液接触时，上述物质就会转入溶液中，影响出水质量，因此，新树脂在使用前必须进行预处理，一般先用水使树脂充分膨胀。

对其中的无机杂质（主要是铁的化合物）可用4-5%的稀盐酸除去，有机杂质可用2-4%稀氢氧化钠溶液除去，洗到近中性即可。如在医药制备中使用，须用乙醇浸泡处理。

F. 离子交换法可用于（）和（）

,稀土元素的分离
虽然目前萃取法在稀土分离中也有很大优势.但为取得单个的高纯度的稀土元素.离子交换法仍占有一定的地位.这个流程中使用强酸性阳离子交换树脂,并应用延缓离子.由于所用淋洗剂是与稀土元素有很强结合能力的试剂乙二胺四乙酸(EDTA).如无任何阻挡,所有稀土元素都会较快地从柱中流出而不能达到有效分离.所谓延缓离子是这样的离子(比如Cu2+),它与淋洗剂的结合能力比稀土强,事先充满整个树脂柱,当淋洗剂与稀土形成的配合物下行遇到Cu2+时,Cu2+即与淋洗剂结合而将稀土元素离子释放出来使之滞留在树脂上.随着淋洗的继续,稀土元素经过反复地在淋洗剂和树脂间交换.最后按顺序在柱上排列,达到分离的目的.
二,在分析领域的应用
1,试样中总盐量的测定
2,分离干扰离子
(1),不同电荷离子间的分离
一般常用阳离子交换树脂.
(2),相同电荷离子间的分离
将某种离子变成络阴离子,而用离子交换树脂
分离.
二,在分析领域的应用
例: 分离 Al3+ 和Fe3+
HCl介质
将相同电荷的离子一起吸附到树脂上,然后进
行选择性淋洗,将它们分离.
例: 分离镍,锰,钴,铜,铁,锌
在浓盐酸介质中,强碱性阴离子交换树脂上进行交换后,用不同浓度的盐酸溶液洗脱.
12 mol/LHCl → Ni2+ , 6.0mol/LHCl → Mn2+
4.0mol/LHCl → Co2+ , 2.5mol/LHCl → Cu2+
0.5mol/LHCl → Fe3+ , 0.005mol/LHCl →Zn2+
3,痕量物质的富集
例:测定天然水中K+,Na+,Ca2+,Mg2+,SO42-,
Cl-
试液 → 阳离子交换柱 → 阴离子交换柱 →
少量稀盐酸洗脱阳离子 → 少量氨溶液洗脱阴离子 → 浓缩
三,化学工业中的应用
1,氢气的净化
2,工业盐酸的提纯
3,石油化工
四,医药食品工业
五,环境保护
§4.6吸附分离及应用
吸附色层分离是用吸附剂对某些元素或离子进行吸附而建立起来的色层分离方法.
吸附剂特性:
化学稳定性好,耐化学腐蚀,分离所得到产
物具有良好的化学纯度;
(2) 耐辐射性,尤其在放射化学分离中容易得到比较稳定的分离效率和回收率.
良好的吸附和淋洗性能,在吸附色层中溶质和吸附剂之间容易达到平衡,吸附和淋洗较快,为快速分离相获得较小体积的淋洗液创造了条件;
(4) 吸附剂易于获取,价格低廉,操作比较简单,消化处理容易.

G. 常用的离子交换树脂材料有哪些方面的应用

1）水处理
水处理领域离子交换树脂的需求量很大，约占离子交换树脂产量的90%，用于水中的各种阴阳离子的去除。目前，离子交换树脂的最大消耗量是用在火力发电厂的纯水处理上，其次是原子能、半导体、电子工业等。
2）食品工业
离子交换树脂可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上。例如：高果糖浆的制造是由玉米中萃出淀粉后，再经水解反应，产生葡萄糖与果糖，而后经离子交换处理，可以生成高果糖浆。离子交换树脂在食品工业中的消耗量仅次于水处理。
3）制药行业
制药工业离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用。链霉素的开发成功即是突出的例子。近年还在中药提成等方面有所研究。
4）合成化学和石油化学工业
在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应。用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多。如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。
甲基叔丁基醚（MTBE）的制备，就是用大孔型离子交换树脂作催化剂，由异丁烯与甲醇反应而成，代替了原有的可对环境造成严重污染的四乙基铅。
5）环境保护
离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上。目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用。如去除电镀废液中的金属离子，回收电影制片废液里的有用物质等。
6）湿法冶金及其他
离子交换树脂可以从贫铀矿里分离、浓缩、提纯铀及提取稀土元素和贵金属。

H. 什么叫做离子交换树脂的再生

1. 离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。一般情况下，常规的钠离子交版换树脂带有大量的权钠离子。当水中的钙镁离子含量高时，离子交换树脂可以释放出钠离子，功能基团与钙镁离子结合，这样水中的钙镁离子含量降低，水的硬度下降。硬水就变为软水，这是软化水设备的工作过程。
   
   2.当树脂上的大量功能基团与钙镁离子结合后，树脂的软化能力下降，可以用氯化钠溶液流过树脂，此时溶液中的钠离子含量高，功能基团会释放出钙镁离子而与钠离子结合，这样树脂就恢复了交换能力，这个过程叫做“再生”。