一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，所述方法包括以下步骤：(1)以含低价态离子A的还原型有机溶液对含目标离子M的料液进行萃取，得到含目标离子M的负载有机相，以及含低价态离子A的还原型水溶液；(2)将含目标离子M的负载有机相与含高价态离子A+的氧化型水溶液混合进行反萃，得到含高价态离子A+的氧化型有机溶液，以及含目标离子M的富集溶液，该溶液中目标离子M的纯度或浓度相对于料液得到了提升；本发明专利技术所述萃取方法不仅可以实现变价离子的循环利用，避免皂化过程碱的消耗和含盐废水的产生，还可以实现反萃过程的高效反萃，而且反萃过程不需要消耗酸。过程不需要消耗酸。

【技术实现步骤摘要】
一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法


[0001]本专利技术属于稀土分离领域，尤其涉及一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法。

技术介绍

[0002]在利用酸性萃取剂进行萃取分离的过程中，为了增强萃取能力，需要对有机相进行皂化。目前的皂化剂主要包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钙、氧化镁、碳酸镧等。皂化过程不仅会消耗大量的碱，还会产生大量含盐废水，增加试剂消耗成本和环保处理成本。在酸性萃取剂的反萃过程中，由于某些元素与萃取剂的结合能力较强，使得反萃过程需要高酸，且反萃不彻底。例如P507在反萃镥时，反萃平衡酸度达到2～3mol/L，增加了用酸成本和后续处理难度。传统萃取工艺采用的碱皂化萃取
‑
酸反萃路线是基于酸碱中和反应为萃取过程的驱动力，势必会消耗大量酸碱和产生大量含盐废水。因此，开发新型皂化工艺和降低反萃酸度均具有重要的经济价值和环保价值。
[0003]CN111440946A公开了一种实现碳酸氢镁循环利用的稀土萃取方法。该专利技术所述稀土萃取方法，使用碳酸氢镁皂化酸性萃取剂，产生的硫酸镁废水通过中和沉淀、碳化等步骤转化为碳酸氢镁，可循环用于酸性萃取剂的皂化过程，实现了镁盐的循环利用。但在镁循环过程中需要加入钙镁碱性物质并产生石膏。
[0004]CN100352954C公开了一种添加改良剂的萃取体系分离重稀土元素的工艺，通过加入醇类物质作为改良剂，可以降低反萃所需的酸浓度。该添加改良剂的萃取体系分离重稀土元素的工艺虽然能够在一定程度上降低反萃所用的酸度，但总体而言降低幅度有限，仍然需要大约5mol/L的盐酸才能使重稀土完全反萃。
[0005]目前公开的萃取方法都有一定的缺陷，存在着消耗大量酸碱、产生大量含盐废水、或皂化剂无法循环使用等问题。因此，开发一种新型的萃取方法，尤其利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法至关重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种萃取方法，尤其提供了一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，本专利技术所述萃取方法不仅可以实现变价离子的循环利用，避免皂化过程碱的消耗和含盐废水的产生，还可以实现反萃过程的高效反萃，而且反萃过程不需要消耗酸。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，所述方法包括以下步骤：这些步骤可以从任意一个开始，只要组成符合相应要求，中间可以插入其他操作，不影响本专利技术的实施：
[0009](1)以含低价态离子A的还原型有机溶液对含目标离子M的料液进行萃取，得到含
目标离子M的负载有机相，以及含低价态离子A的还原型水溶液；
[0010](2)将含目标离子M的负载有机相与含高价态离子A+的氧化型水溶液混合进行反萃，得到含高价态离子A+的氧化型有机溶液，以及含目标离子M的富集溶液，该溶液中目标离子M的纯度或浓度相对于料液得到了提升；
[0011](3)对含高价态离子A+的氧化型有机溶液进行还原，可以得到含低价态离子A的还原型有机溶液；对含低价态离子A的还原型水溶液进行氧化，可以得到含高价态离子A+的氧化型水溶液。
[0012]本专利技术所述低价态离子A相对于目标离子M属于难萃组分，因此还原型有机溶液可以作为已经皂化的有机相用于萃取，该过程不需要消耗碱；本专利技术所述高价态离子A+相比目标离子M更易被萃取，通过高价态离子A+的萃取并置换有机相中已经含的目标离子M，使它从有机相中转移至水相中，从而实现目标离子M的反萃，本专利技术基于高价态离子A+的置换原理实现目标离子M的反萃，反萃过程不需要消耗酸。
[0013]本专利技术所述萃取方法不仅可以实现变价离子的循环利用，避免皂化过程碱的消耗和含盐废水的产生，还可以实现反萃过程的高效反萃，而且反萃过程不需要消耗酸。
[0014]优选地，步骤(3)所述氧化方法可以是电解氧化或化学氧化。
[0015]优选地，所述低价态离子A包括Ce
3+
，所述高价态离子A+包括Ce
4+
。
[0016]本专利技术所述A离子具有变价特性，含高价态离子A+的氧化型有机溶液通过还原可制备得到含低价态离子A的还原型有机溶液，含低价态离子A的还原型水溶液通过氧化可制备得到含高价态离子A+的氧化型水溶液，实现A离子的循环利用，还原过程实际是皂化有机相的制备过程，该过程不需要消耗碱，氧化过程实际为反萃试剂的再生过程。
[0017]优选地，步骤(1)所述还原型有机溶液中含有萃取剂和/或与低价态离子A结合的萃取剂，该萃取剂对不同离子的萃取能力顺序为Ce
4+
>M≥Ce
3+
。
[0018]优选地，步骤(1)所述目标离子M包括锕系元素离子，以及除La
3+
与Ce
3+
以外的其他稀土三价离子的任意一种或多种的混合物。
[0019]优选地，步骤(1)所述目标离子M还包括In
3+
、Ga
3+
、Be
2+
、Fe
3+
、Bi
3+
、Zn
2+
、Al
3+
或VO
2+
中的任意一种或多种的混合物。
[0020]优选地，所述的还原型有机溶液中Ce
3+
浓度不低于0.01mol/L；所述的含目标离子M的料液中M离子的浓度不低于0.01g/L。
[0021]本专利技术限定了还原型有机溶液中Ce
3+
浓度不低于0.01mol/L，例如可以是0.01mol/L、0.012mol/L、0.015mol/L、0.017mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L或0.3mol/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0022]本专利技术限定了含目标离子M的料液中M离子的浓度不低于0.01g/L，例如可以是0.01g/L、0.05g/L、0.1g/L、0.5g/L、1g/L、5g/L、10g/L、20g/L、30g/L、50g/L、100g/L、150g/L或200g/L，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术所述低价态离子A相对于目标离子M属于难萃组分，因此还原型有机溶液可以作为已经皂化的有机相用于萃取；本专利技术所述高价态离子A+相比目标离子M更易被萃取，通过高价态离子A+的萃取并置换有机相中已经含的目标离子M，使它从有机相中转移至水相中，从而实现目标离子M的反萃，本专利技术基于高价态离子A+的置换原理实现目标离子M的
+
的料液进行萃取，其中还原型有机溶液中稀释剂为煤油，得到含目标离子Lu
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，这些步骤可以从任意一个开始，只要组成符合相应要求，中间可以插入其他操作，不影响本发明的实施：(1)以含低价态离子A的还原型有机溶液对含目标离子M的料液进行萃取，得到含目标离子M的负载有机相，以及含低价态离子A的还原型水溶液；(2)将含目标离子M的负载有机相与含高价态离子A+的氧化型水溶液混合进行反萃，得到含高价态离子A+的氧化型有机溶液，以及含目标离子M的富集溶液，该溶液中目标离子M的纯度或浓度相对于料液得到了提升；(3)对含高价态离子A+的氧化型有机溶液进行还原，可以得到含低价态离子A的还原型有机溶液；对含低价态离子A的还原型水溶液进行氧化，可以得到含高价态离子A+的氧化型水溶液。2.根据权利要求1所述的利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，其特征在于，步骤(3)所述氧化方法可以是电解氧化或化学氧化。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，其特征在于，所述低价态离子A包括Ce
3+
，所述高价态离子A+包括Ce
4+
。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的利用特定元素不同价态的萃取性能差异实现萃取和反萃的方法，其特征在于，步骤(1)所述还原型有机溶液中含有萃取...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绘，李建，王怡，黄梦玲，齐涛，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：