一种分别富集14种稀土元素的方法技术

本发明专利技术提供一种分别富集14种稀土元素的方法，属于稀土富集提纯领域。该方法是在硫酸体系中以N,N,N’,N’‑四辛基‑3‑氧戊二酰胺简称TODGA为萃取剂，以煤油为稀释剂，利用稀土元素在不同萃取酸度、萃取剂浓度、萃取体积比、萃取时间、萃取次数下的溶解度特性通过液液萃取的方式实现分别对14种稀土元素的单一体系中的稀土元素的富集提纯。本发明专利技术提供的分离方法对镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇这14种稀土元素的分离纯化具有普适性，可用于含一种稀土元素的环境样品和实验废液等的处理，操作简单实用，所需分离设备少，能耗低，萃取效率高，TODGA能够循环使用，且废液无污染，排放量少，符合绿色环保的需求。

Method for separately enriching 14 rare earth elements

The invention provides a method for respectively enriching 14 rare earth elements, belonging to the field of rare earth enrichment and purification. This method is in sulfuric acid system with N, N, N, N 'four 3 octyl dioxolane two amide TODGA as extraction agent, by using kerosene as the diluent, utilization of rare earth elements in different acidity of extraction, solvent concentration, extraction volume ratio, extraction time, extraction times of dissolution characteristics by way of liquid-liquid extraction of rare earth elements were a single system of 14 kinds of rare earth elements in the enrichment and purification. The invention provides a method of separation and separation of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium 14 kinds of rare earth elements and purification are universal and can be used to deal with a rare earth element in environmental samples and experimental waste liquid. The operation is simple and practical, the required separation of less equipment, low energy consumption, high extraction efficiency, TODGA can be reused, and waste no pollution, low emissions, in line with the green environmental protection requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种分别富集14种稀土元素的方法
本专利技术涉及一种分别富集14种稀土元素的方法，属于稀土富集提纯领域。
技术介绍
稀土是当今世界各国改造传统产业、发展高新技术和国防尖端技术不可或缺的重要战略资源。随着科技的不断进步和应用技术的不断突破，单一稀土氧化物的价值越来越大。稀土元素在石油、化工、冶金、纺织、陶瓷、玻璃、永磁材料等领域都得到了广泛的应用。目前工业上分离稀土用的比较多的方法是使用P204、P205、P507进行多次萃取分离，但是萃取效率低，且对环境有害。为了改进工艺，提高稀土资源的利用效率，探索一种简单、高效的混合稀土分离方法分离稀土元素显得极其必要，为此我们探究使用新的稀土萃取剂N,N,N’,N’-四辛基-3-氧戊二酰胺简称TODGA在硫酸环境下分离稀土，并且得到了很理想的效果。溶剂萃取是一个应用领域广阔的分离提纯方法，广泛应用于湿法冶金、石油化工、有色金属冶炼、核燃料提取纯化、制药和环境保护等工业领域，已经成为稀土、有色金属工业分离制取纯金属的重要手段。化工流程始终在追求高效率、环境友好和零排，溶剂萃取分离流程亦不例外。因此，探究新的更高效、更环保、工艺更为简单的溶剂萃取分离方法使化工试剂酸碱消耗下降，且工业排放减少，利于绿色环保。
技术实现思路
本专利技术要解决稀土离子分离效率低，分离过程复杂，萃取条件严格的技术问题，因此提供一种分别富集14种稀土元素的方法。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种分别富集14种稀土元素的方法，其特征在于，以TODGA为萃取剂，以煤油为稀释剂，在硫酸体系中通过液液萃取的方式实现对含有某种稀土元素的处理体系中所含稀土元素的富集，包括如下步骤：(1)实验前期准备：a溶液：将TODGA用稀释剂以一定比例稀释，得萃取剂溶液；b溶液：分别配制含镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇14种稀土元素的硫酸盐溶液，用硫酸调节酸度后放置，冷却备用，得待分离溶液；c溶液：配制反萃所需的盐酸与硝酸的混合酸溶液，放置冷却，得反萃混酸；(2)萃取分离：利用液液萃取法，将步骤(1)中的a溶液和b溶液以一定浓度比混合于分液漏斗中，振荡摇匀，使稀土离子与TODGA充分络合，静置，分离有机相和水相，有机相备用，稀土离子存在于有机相中；(3)反萃轻稀土：步骤(1)中b溶液含有的稀土元素分别是镧、铈、镨、钕4种轻稀土元素时，取步骤(2)中的有机相于分液漏斗中，与步骤(1)中的c溶液混合，利用液液萃取法使轻稀土离子转移至水相中，即实现了使用TODGA对轻稀土元素的富集；(4)反萃重稀土：步骤(1)中b溶液含有的稀土元素分别是铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇10种重稀土元素时，取步骤(2)中的有机相于分液漏斗中，与步骤(1)中的c溶液和去离子水多次混合振荡摇匀，利用液液萃取法使重稀土离子转移至水相中，即实现了使用TODGA对重稀土元素的富集。所述步骤(1)中稀释剂为煤油，其密度为0.8g/mL，TODGA与稀释剂的质量比为1：(15～60)。所述步骤(1)的b溶液为硫酸盐溶液，调节酸度后其硫酸浓度为2.0～9.0mol/L，b溶液中稀土离子与a溶液中TODGA的物质的量浓度比为1：(2～13)；步骤(1)的c溶液为反萃取的水相溶液，其为硝酸与盐酸混合液，其中盐酸浓度为0.5～6.0mol/L，硝酸与盐酸的摩尔浓度比为1：(1～10)。所述步骤(2)中将a溶液与b溶液混合并摇匀振荡萃取，振荡时间为1～10分钟/次，萃取次数为2～5次，有机相和水相萃取体积比为1：(0.7～3)。所述步骤(3)中反萃取条件是反萃液c溶液与步骤(2)中所收集的有机相的体积比为1：(0.3～3)，振荡萃取1～10分钟/次，共振荡1～8次。所述步骤(4)中反萃液为c溶液、去离子水中的一种或两者交替使用，反萃取条件是c溶液与步骤(2)中所收集的有机相的体积比为1：(0.3～3)，振荡萃取1～10分钟/次，共振荡1～8次；去离子水与步骤(2)中所收集的有机相以体积比为(0.5～3)：1，振荡萃取1～5分钟/次，共振荡1～4次，c溶液与去离子水交替使用时使用顺序不固定。根据上述方法处理后的存在单一稀土元素的体系，溶液中稀土离子的萃取率达到82％～100％，反萃取效率达到80％～99％，溶液中稀土离子的回收率达到65.6％～99％。上述方法适用于单一稀土元素存在的处理体系中对镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇这14种稀土元素的单独富集。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述14种稀土元素的分离纯化方法操作简单实用，萃取及反萃效率高，硫酸萃取环境符合工业需求，该方法对环境无污染，可满足当前社会在硫酸体系下利用新型萃取剂对稀土氧化物的萃取需求。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。一种分别富集14种稀土元素的方法，具体实施例如下：实施例1(1)：稀土硫酸盐溶液的制备：取2.0g高纯氧化镧用适量硫酸溶解后，冷却，定容至250mL容量瓶中，摇匀。用0.2mol/LEDTA溶液滴定，计算该溶液中镧离子的浓度。(2)：萃取剂溶液、待分离溶液和反萃混酸的制备：a溶液：移取1.3mLTODGA稀释于88.7mL煤油中即得萃取剂溶液。b溶液：取5mL步骤(1)处理得到的溶液，量取3.3mL浓硫酸用21.7mL去离子水稀释，冷却后与5mL稀土硫酸溶液混合即得待分离溶液。c溶液：量取11.3mL浓盐酸和9.0mL浓硝酸，用250mL去离子水稀释，得到反萃混酸。(3)：萃取分离：将30mL步骤(2)得到的b溶液倒入分液漏斗中，量取18mL步骤(2)得到的a溶液倒入分离漏斗中进行萃取，振荡时间1分钟，萃取5次，La3+存在于有机相中，合并收集有机相。水相用0.02mol/LEDTA溶液进行滴定，得到萃取率为82％以上。(4)：反萃操作：将(3)收集得到的90mL有机相倒入分液漏斗中，加入270mL的c溶液进行反萃取，振荡时间10分钟，反萃取一次，分液后，La3+存在于270mL左右的下层水相中，用0.2mol/LEDTA溶液进行滴定，得到反萃率为80％以上。实施例2(1)：稀土硫酸溶液的制备：取2.0g高纯氧化镨用适量硫酸溶解后，冷却，定容至250mL容量瓶中，摇匀。用0.2mol/LEDTA溶液滴定，计算该溶液中镨离子的浓度。(2)：萃取剂溶液、待分离溶液和反萃混酸的制备：a溶液：移取5.0mLTODGA稀释于85.0mL煤油中即得萃取剂溶液。b溶液：取5mL步骤(1)处理得到的溶液，量取15mL浓硫酸用10mL去离子水稀释，冷却后与5mL稀土硫酸溶液混合即得待分离溶液。c溶液：量取112.5mL浓盐酸和9.0mL浓硝酸，用148.5mL去离子水稀释，得到反萃混酸。(3)：萃取分离：将30mL步骤(2)得到的b溶液倒入分液漏斗中，量取45mL步骤(2)得到的a溶液倒入分离漏斗中进行萃取，振荡时间10分钟，萃取2次，La3+存在于有机相中，合并收集有机相。水相用0.02mol/LEDTA溶液进行滴定，得到萃取率为86％以上。(4)：反萃操作：将(3)收集得到的90mL有机相倒入分液漏斗中，加入30mL的c溶液进行反萃取，振荡时间1分钟，反萃取8次，分液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分别富集14种稀土元素的方法，其特征在于：以TODGA为萃取剂，以煤油为稀释剂，在硫酸体系中通过液液萃取的方式实现对含有某种稀土元素的处理体系中所含稀土元素的富集提纯，该方法适用于单一稀土元素存在的处理体系中对镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇这14种稀土元素的单独富集，包括如下步骤：(1)实验前期准备：a溶液：将TODGA用稀释剂以一定比例稀释，得萃取剂溶液；b溶液：分别配制含镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇14种稀土元素的硫酸盐溶液，用硫酸调节酸度后放置，冷却备用，得待分离溶液；c溶液：配制反萃所需的盐酸与硝酸的混合酸溶液，放置冷却，得反萃混酸；(2)萃取分离：利用液液萃取法，将步骤(1)中的a溶液和b溶液以一定浓度比混合于分液漏斗中，振荡摇匀，使稀土离子与TODGA充分络合，静置，分离有机相和水相，有机相备用，稀土离子存在于有机相中；(3)反萃轻稀土：步骤(1)中b溶液含有的稀土元素分别是镧、铈、镨、钕4种轻稀土元素时，取步骤(2)中的有机相于分液漏斗中，与步骤(1)中的c溶液混合，利用液液萃取法使轻稀土离子转移至水相中，即实现了使用TODGA对轻稀土元素的富集；(4)反萃重稀土：步骤(1)中b溶液含有的稀土元素分别是铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇10种重稀土元素时，取步骤(2)中的有机相于分液漏斗中，与步骤(1)中的c溶液和去离子水多次混合振荡摇匀，利用液液萃取法使重稀土离子转移至水相中，即实现了使用TODGA对重稀土元素的富集。...

【技术特征摘要】
1.一种分别富集14种稀土元素的方法，其特征在于：以TODGA为萃取剂，以煤油为稀释剂，在硫酸体系中通过液液萃取的方式实现对含有某种稀土元素的处理体系中所含稀土元素的富集提纯，该方法适用于单一稀土元素存在的处理体系中对镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇这14种稀土元素的单独富集，包括如下步骤：(1)实验前期准备：a溶液：将TODGA用稀释剂以一定比例稀释，得萃取剂溶液；b溶液：分别配制含镧、铈、镨、钕、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇14种稀土元素的硫酸盐溶液，用硫酸调节酸度后放置，冷却备用，得待分离溶液；c溶液：配制反萃所需的盐酸与硝酸的混合酸溶液，放置冷却，得反萃混酸；(2)萃取分离：利用液液萃取法，将步骤(1)中的a溶液和b溶液以一定浓度比混合于分液漏斗中，振荡摇匀，使稀土离子与TODGA充分络合，静置，分离有机相和水相，有机相备用，稀土离子存在于有机相中；(3)反萃轻稀土：步骤(1)中b溶液含有的稀土元素分别是镧、铈、镨、钕4种轻稀土元素时，取步骤(2)中的有机相于分液漏斗中，与步骤(1)中的c溶液混合，利用液液萃取法使轻稀土离子转移至水相中，即实现了使用TODGA对轻稀土元素的富集；(4)反萃重稀土：步骤(1)中b溶液含有的稀土元素分别是铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇10种重稀土元素时，取步骤(2)中的有机相于分液漏斗中，与步骤(1)中的c溶液和去离子水多次混合振荡摇匀，利用液液萃取法使重稀土离子转移至水相中，即实现了使用TODGA对重稀土元素的富集。2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：弓爱君，洪伟祥，周玉珊，苑惠婷，蒲柏松，邱丽娜，李付凯，赵霞，谢艳萍，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11