溶剂萃取分离稀土元素PPT学习教案.pptx

会计学
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溶剂萃取分离稀土元素
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萃取分离法（溶剂萃取）
第一节．溶剂萃取的基本知识

萃取体系中包括由有机物质组成的有机相和水溶液组成的水相。有机相主要包括萃取剂、稀释剂。水相包括含有待萃取元素的水溶液（一般称为料液）、洗涤液、反萃取液等水溶液。这些成分的作用分别介绍如下：
1）萃取剂：能与被萃物生成一种不溶于水相而溶于有机相的萃合物，使被萃物与其它物质分离的有机试剂。稀土工业常用的萃取剂及性质可参阅表3-1。
2）稀释剂：用于改善萃取剂的物理性能（减小比重、降低粘度、增加流动性）的惰性有机溶剂，其本身不参与萃取反应。稀土工业厂用的稀释剂的有关性质如表3-1所式。
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萃取分离法（溶剂萃取）
3）料液：含有多种待分离元素的水溶液。如果溶液中含有元素A、B，A与萃取剂生成萃合物的能力大与B，则A称之为易萃组分，B称之为难萃组分。
4）洗涤液：用于洗涤已萃取有A和少量B的有机相，使其中B洗回到水相，A得到纯化的水溶液。
5）反萃液：使有机相中的被萃物质与萃取剂解离，返回水相的水溶液。
在萃取的生产中，有时为了控制第三相的生成，加入有机或无机的添加物。也有时为了提高萃取能力和分离效果，添加络合剂能与金属离子形成的络合物难于被萃取的络合剂称为抑萃络合剂，反之称为助萃络合剂。
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萃取分离法（溶剂萃取）
萃取体系分类
萃取体系可以按照萃取剂种类分类，例如：磷型萃取体系、***型萃取体系、鳌合型萃取体系等。这种分类方法对萃取机理不确定的体系特别适用。萃取体系也可以按被萃金属的外层电子构型不同来划分，如5f区元素（锕系）萃取，4f区元素（镧系）萃取等类型。此外，也有按萃取液相的不同分为酸性、中性萃取体系、或硫酸、盐酸、***萃取体系的方法。
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萃取分离法（溶剂萃取）
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萃取分离法（溶剂萃取）
最常用的萃取体系分类方法是根据萃取机理或萃取过程中生成的萃合物的性质分类。依此原则，可以将萃取体系分为六大类型：
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工业上常用的是2、3、4、5类萃取体系，我国广泛使用的是2和3类萃取体系。
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萃取分离法（溶剂萃取）
萃取过程的基本参数：
分配比（D）
水溶液的金属离子常以多种配合离子状态存在，在萃取过程中可以以其中一种或多种形态的离子被萃取。这与Nernst分配定律的表述：“当以溶液在基本上不相混溶的两个容剂中分配时，如在给定的温度下，两相达平衡后，且溶质在两相的分子状态相同，则其在两相中的浓度比为一常数k。”不相符，因此不适合用Nernst的分配定律来正确的表示被萃取物在两相中的分配情况。
由于Nernst分配定律不能直接用于萃取过程中，故引入一个萃取达到平衡时，被萃取物在两相中的实际浓度比来表示该种物质的分配关系。即：
D= C有/ C水 [3-1]
式中：C有---表示萃取平衡时，被萃取物在有机相中的浓度；
C水--表示萃取平衡时，被萃取物在水相中的浓度。
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萃取分离法（溶剂萃取）
D被称之为分配比。D的值越大，表示该种被萃取物越容易被萃取。通过比较在某一萃取剂中几种金属离子的D值可以排列出被萃取的顺序，确定欲萃取物在其中的位置。在萃取分离中，根据欲萃取物在萃取顺序的位置，确定分离界限。例如，在料液中含有A、B、C、D…溶质，通过测试在某萃取剂中的分配比，确定出其被萃取的顺序为A>B>C>D>…。欲从此料液中提取纯B,可以以B与C之间为分离界限，将A和B归为易萃组分，其余为难萃组分。经萃取提取A和B后，再以A与B之间为分离界限，则可以获得纯B和A。也可以首先以A与B之间为分离界限，再以B与C为分离界限，同样能获得纯B和A。实际生产中，分离界限的划分与萃取工艺流程有关，有时还会影响生产的成本和产品纯度。
分配比D与Nernst分配常数k不同，其值的大小与溶液中的被萃取物浓度、溶液的酸度、萃取剂浓度以及稀释剂的性质等因素有关，只有在理想状态下，被萃取物在任何一个相中均不参与任何反应时，D=k才可能成立。
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萃取分离法（溶剂萃取）
萃取率（q）
萃取率q表示萃取平衡时，萃入有机相中的被萃物的量与原料液中该种物质量的百分比。即：