应用离子交换法分离稀土元素

1. 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！

2. 稀土镧元素的分离提纯

一般用分级结晶法，分级沉淀法，离子交换法，反相色层法，溶剂萃取法，液膜萃取法，反相萃取色层法和氧化还原法，我只知道氧化还原发的方程式。对于铈Ce：用强氧化剂氧化4e(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4，也可以用高锰酸钾或是连二硫酸铵，再控制PH到2.6，就可以沉淀下来，而其他的稀土则不会。对于钐，镱，铕，用磺基水杨酸使钐铕分出，再Eul3+Zn=2EuCl2+ZnCl2, Eu(OH)2+2NH4CI=［Eu(NH3)2(H2O)2］CI2再用汞齐分离其他的用的是沉淀，结晶等方法，方程式就是和草酸还有溴酸生成沉淀，还有就是用钠汞齐还原的。

3. 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。

4. 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。

5. 稀土元素的分离的技术

稀土元素分离的新方法 译自：《SCIENCE》 前言：稀土元素及其化合物在现代技术中占有重要的地位，但其单一元素的分离却是一项复杂的过程。2000年国际最具权威的学术期刊Science杂志发表了日本科学家Uda等人的一篇论文（289卷，2326-2329页），提供了一种全新方法，大大简化了稀土分离的步骤，为降低稀土的高昂价格提供了一个令人振奋的机会。他们通过控制稀土不同氧化态以及利用二卤、三卤化物挥发性的差异来达到稀土元素分离的目的。这不仅仅是有趣的科学现象，同时也将对稀土生产以及以其为原料的材料和器件的制造业产生重大影响。英国剑桥大学的Fray教授对此论文进行了权威评述，发表在同期的2326-2329页，现摘译如下。 “稀土元素”这一称谓源自早期的观点，当时认为这些元素只能从非常稀有的材料中分离得到。然而地质勘察结果表明这些元素在地壳中储量相当丰富，例如铈的储量高于钴，钇的储量高于铅，镥和铥储量与锑、汞、银相当。但是由于它们的物理、化学性质比较接近，稀土元素通常在地壳中聚集出现，这使得它们的分离非常困难。正因为如此，仅仅是分离和鉴定出所有的稀土元素就用了从1839到1907年的将近70年时间。稀土元素在现代科技中占有重要地位，但与其它金属相比，稀土元素非常昂贵。稀土氧化物的价格根据其稀少程度和萃取方法的不同，从$20/kg到$7000/kg不等，而稀土金属又比其氧化物大约贵$80/kg。这种状况完全是由于稀土元素难于分离造成的。传统的稀土分离是基于溶剂萃取和离子交换的过程，这些方法很繁琐，近年来也只有一些很小的改进，没有实质性的改变。在传统工艺中，富含稀土元素的矿石首先要经过浓酸或浓碱溶解，这是最简单的一步，而随后稀土元素进一步的分离则是无机化学中一个巨大的难点。目前有两种方法已经用于商业生产中，一种是以固－液系统为基础，利用分步结晶或沉淀法分离，另一种则以液－液系统为基础，利用离子交换或溶剂萃取的方法达到分离。20世纪60年代以来，液－液萃取成为较流行的工艺路线。在这种方法中，稀土元素首先被分离进入酸性有机相。现代工艺中通常要求有机相含有可互溶的两相，因为高粘性的活性组分（萃取剂）必须得以溶解以保证两相混合均匀。然而，液－液萃取分离的效率通常较低，且需要多次循环。例如Molycorp提取氧化铕了的流程（如图）就显示了这种方法的复杂性，每一级的分离系数只有2～10。与之相比，Uda等人所报道的新方法中分离系数高达500～600，因而极大地减少了分离步骤。他们是通过将不同卤化物的合成热力学与挥发度二者差异的完美结合而实现这一目标的。 稀土元素在冶金、燃料电池、玻璃和制陶染色以及磁体生产等领域都有广泛的应用。在冶金工业中，将“混合稀土金属”（从混合氧化物中直接还原得到的一种稀土金属混合物）加入熔融铁水或有色金属中，可以改进金属的机械性质。例如用镁等有色金属替代铁，可以制造更为轻便道交通工具。低温燃料电池需要储氢，使用镧－镍合金可以达到这个目的。高温燃料电池使用稀土氧化物稳定的氧化锆作为电解质，一些电极材料也含有稀土元素。同样的电解质若用于氧传感器，可以用来控制内燃机，以及测量熔化的铁水和铜水中的氧含量。而且，利用钆合金的磁热效应可以在不同系统中实现磁致冷或磁致热。目前，稀土氧化物最大的用途仍然是有色玻璃和陶瓷。加入钕可使玻璃从蓝色变成酒红色，加镨可变成绿色，加铒可变成粉红色，加钬可变成蓝色。将稀土与其它元素结合，可以生成其它颜色，比如，钛和铈结合生成黄色。稀土元素应用增长最快的领域是对其磁性的应用。钐－钴合金和钕－铁－硼合金是非常稳定的磁体，它们有很高的剩磁和矫顽力。这些磁体是构成硬盘驱动器、电动发动机和耳塞的必需部分。稀土元素的应用很有可能会继续增加，但是许多应用被这些元素高昂的价格所限制。Uda等人报道的新方法将会使稀土元素的分离方法向更为简单、便捷的方向发展，进一步降低稀土价格，为这些独特的元素开辟更加广阔的应用前景。（参考文献略）
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6. 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。

7. 稀土金属的分离提纯

从精矿提取所得的混合稀土化合物中分离提取单一稀土元素，不仅要将这十几个化学性质极其相近的稀土元素分离出来，而且还必须将稀土元素和伴生的杂质分离开来。主要有化学法、离子交换法和溶剂萃取法等。 具有规模大和连续化等特点，是稀土元素进行分组或分离的重要方法。稀土盐类在一定的萃取体系和设备中，经有机相与水相多次接触和再分配，达到多元素分组和单个元素分离。使用的萃取剂有含氧溶剂类（酮、醚、醇、酯类化合物）、磷类（如磷酸三丁酯、二- 2-乙基己基磷酸）、胺类（三烷基胺、氯化三烷基胺）、羧酸类（脂肪酸、环烷酸）以及能和金属离子形成螯合物的螯合萃取剂。使用的萃取设备有混合澄清萃取器、萃取塔和离心萃取器。在中性络合萃取体系中，萃取剂是中性有机化合物磷酸三丁酯（TBP）、甲基磷酸二甲庚酯（P-350）等。被萃取物是无机盐R(NO3)3，它们结合生成的萃合物是中性络合物。中性磷氧类萃取剂最重要，其中P-350萃取稀土能力比TBP强。在P-350或TBP硝酸体系萃取分离稀土时，影响分配比和分离系数的因素有：酸度、稀土浓度、盐析剂和萃取剂浓度等。在酸性络合萃取体系中，萃取剂是有机弱酸HA。最重要的是酸性磷氧萃取剂二-2-乙基己基磷酸（P-204），它在非极性溶剂（煤油）中通常是以二聚分子H2A2的形式存在，二聚体是通过两个氢键O-H…O结合起来的，能在酸性溶液中进行萃取。其分配比随着原子序数的增加（离子半径的减少）而增加。在离子缔合萃取体系中，萃取剂是含氧或含氮的有机物，被萃取物通常为金属络阴离子，二者以离子缔合方式成为萃合物进入有机相，最重要的是胺类萃取剂（伯、仲、叔胺和季铵盐）。它们只能萃取可生成络阴离子的金属元素（如稀土），不能生成络阴离子的碱金属、碱土金属不能被萃取，所以选择性较高。在用P-204煤油-HCl-RCl3体系进行稀土分离时，可将稀土混合物分成轻、中、重三组。控制一定的水相盐酸浓度和有机相浓度，在不同的酸度下，P-204与稀土元素的络合能力不同，从而按预定的界限分组。首先以钕、钐为界，将钐、铕及其后面的重稀土萃入有机相中，钕及其以前的轻稀土留在萃余液中；然后再以钆、铽为界，先以2摩尔浓度的盐酸反萃获得钐、钆富集物，再用5摩尔浓度的盐酸反萃又获得重稀土富集物，达到分组的目的。各组富集物可进一步分离为单一稀土。