协同络合作用下微流体萃取轻稀土的基础研究

发布时间：2020-06-19 06:56

【摘要】：目前稀土萃取分离主要在混合澄清槽中以P507为主体萃取剂的溶剂萃取工艺,过程中存在皂化废水污染环境,萃取设备(混合澄清槽)存在混合时间长、占地面积大和能耗高等问题,本论文提出了乳酸-柠檬酸协同络合作用下微流体萃取分离稀土的新方法,实现萃取过程的“高效、绿色、安全”的目标。本文利用乳酸和柠檬酸为络合剂,采用微流体技术进行轻稀土(La、Ce、Pr、Nd)元素的萃取分离研究。论文研究了各种因素对萃取参数的影响,获得清洁萃取新工艺;着重研究了协同络合作用下微流体萃取稀土的反应机理和传质过程,揭示高效萃取分离稀土的实质。主要的研究成果如下:(1)首先研究了协同络合作用下不同因素对微流体萃取分离稀土元素的基本参数影响,实验结果表明:Ce/La、Pr/Ce和Nd/Pr萃取分离系数随着pH增加而提高,随着反应时间的增大先增大后不变,随着微芯片宽度增加而降低,随着微芯片的长度增加而增加;在最优实验条件(流速为9.38μL/min,pH值为2.25,芯片宽度为300μm,芯片长度为50cm)下,Ce/La、Pr/Ce和Nd/Pr的最大分离系数分别为9.50,4.03,2.34,高于目前工业上皂化体系结果。(2)其次采用斜率法、FT-IR、UV、NMR和MS波谱研究P507萃取La、Ce、Pr、Nd的反应机理,结果表明:在LA+H3cit-HCl介质中,有机相萃取稀土离子时Lac-、H2cit-均不参与萃合反应;P507与RE3+反应机理为阳离子交换机制,即一个稀土离子RE3+与三个P507二聚体反应生成RE(HA2)3络合物,同时向水相释放三个H+。(3)最后研究了微流体萃取两相流动特性和传质效果,结果表明:随着微芯片宽度的增加,两相流动从稳定的段塞流依次转变为液滴流和层流流动;比界面积随着流速的增大先减小后不变,随着芯片宽度的增大而减小,随着芯片长度的增加而增加,范围在3000～10600m2/m3;体积传质系数随着流速的增加而增加,随着宽度的增加而减小,范围在0.02～0.45s-1。综上所述,乳酸-柠檬酸协同络合微流体萃取技术可实现轻稀土元素的清洁高效萃取,为稀土行业的工业化提供理论基础。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF845
【图文】：

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土概述逡逑４年以来，稀土元素逐渐被发现，当时人们把难溶于水的固体氧稀土元素在地壳中含量相对丰富，但是分布零散且不均匀。当元素非常困难，所以显得稀土比较珍贵和稀少，所以得名“稀土元素是化学元素ｆ期表中的镧（５７Ｌａ）及铈（５８Ｃｅ）、镨（５９Ｐｒ）、钕（６０每（６２Ｓｍ）、铕（ｗＥｕ）、ｆＬ（６４Ｇｄ）、域（６５Ｔｂ）、镝（６ｆｉＤｙ＞、钦（６７Ｈ０）、）、镱（７ＱＹｂ）、镥（７山ｕ）这１５种镧系元素和与其性质相似的钪（２１Ｓｃ）元素的总称⑴。稀土元素位于第１１ＩＢ族，化学性质活泼，仅此于，常见化合价为正三价。由于稀土元素的独特电子层结构，因学、光学、电学等性能，己广泛应用于国防军工、电子、能源、冶金、玻璃陶瓷、轻工、农业、环境保护等领域。稀土元素料、荧光材料、电光源材料、超导材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、光导纤氢化物电池材料等领域［２］。逡逑？Ｉ８Ｗ？４逡逑

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【参考文献】