第五章 离子交换法分离稀土元素ppt课件.ppt

《第五章 离子交换法分离稀土元素ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章离子交换法分离稀土元素第一节离子交换色层法第一节离子交换色层法的基本概念第二节稀土元素离子交换色层分离的原理第三节稀土元素离子交换色层分离的实践第一节离子交换色层法的基本概念离子交换色层分离法的特点及在稀土元素分离中的地位离子交换色层法与简单离子交换法的区别一、配合淋洗剂二、延缓离子三、离子交换平衡1)离子交换反应及选择性系数(交换势)2)离子交换选择性系数规律3)分离系数的定义4)有配合剂条件下的分离系数离子交换色层分离法的特点及在稀土元素分离中的地位特点分离效率高、设备简单、操作方便，投资较少在稀土分离中的地位生产单一稀土化合物，特别是分离提

2、纯除钇以外的重稀土方面，占有重要的地位离子交换色层法与简单离子交换法的区别配合剂作淋洗剂吸附柱后面串联了若干分离柱分离柱上吸附有延缓离子稀土的分离主要靠稀土元素及延缓离子与淋洗剂配合能力的差别配合淋洗剂(EDTA)去离子水RNH4R2Cu+RH吸附柱分离柱图离子交换色层示意图料液一、配合淋洗剂稀土吸附柱中的配合淋洗反应配合淋洗剂的作用1)生成配合离子,使RE3+解吸2)利用RE配合物稳定性的差异,使各稀土元素之间易于分离淋洗剂应具备的条件1)所生成的稀土配合物应有足够的稳定性2)与各稀土元素生成的配合物的稳定常数有较大的差别3)配合剂及其生成的配合物，常温

3、下在水中应有一定的溶解度，溶解度越大，可采用的淋洗剂的浓度也越大4)价廉易得5)易于回收和循环使用●几种常用配合淋洗剂NTA（氨三乙酸）EDTA（乙二胺四乙酸）HEDTA（羟乙基乙二胺乙酸）NH4AC（醋酸铵）配合物稳定常数DTPADCTAEDTAHEDTANTA二、延缓离子目的:使稀土元素能够在分离柱上进行多次交换而相互分离条件:必须是阳离子(Cu2+,Ca2+,Zn2+…...)与淋洗剂所形成的配合物的稳定性必须大于稀土配合物的稳定性三、离子交换平衡1)离子交换反应及选择性系数(交换势)●当A,B为同价离子时●当A为1价离子,B为3价离子时●当A为2价

4、离子,B为3价离子时2)离子交换选择性系数规律离子性质阳离子价数越高，选择性越大Fe3+>Ca2+>Na+;Th4+>RE3+>Cu2+离子价数相同时，离子的水合半径越小，选择性越大Li+Ce3+>Pr3+>Nd3+>Sm3+>Eu3+>Gd3+>Tb3+Dy3+>Dy3+>Ho3+>Tm3+>Yb3+>Lu3+树脂性质交联度越大，选择性差别越大3)分离系数的定义●无配合剂条件下的分离系数无配合剂条件下的分离系数4

5、)有配合剂条件下的分离系数第二节稀土元素离子交换色层分离的原理一、稀土元素在吸附柱上的吸附过程二、稀土元素在吸附柱上的淋洗过程三、稀土元素在分离柱上的淋洗过程四、延缓离子的选择五、影响稀土元素离子交换色层分离的因素一、稀土元素在吸附柱上的吸附过程abcd:操作交换容量,abfecd:总交换容量二、稀土元素在吸附柱上的淋洗过程交换反应——淋洗剂为（NH4)3HL（EDTA的铵盐）两种作用——树脂的吸附作用（倒序规律）和配合剂的解吸作用（正序规律）→RE(Z)与RE(Z+1)交换初步分离——吸附柱上分布杂乱无章，[REL]-很稳定，配合作用远大于吸附作用三、稀

6、土元素在分离柱上的淋洗过程交换反应——Cu-H型树脂延缓离子（阻留离子）的作用帮助增加吸附-解吸次数，不让[RE]-很快通过分离柱稀土元素排代分离过程示意图淋洗曲线（洗脱曲线）稀土元素排代分离过程示意图●La3+●Pr3+●Nd3+●Sm3+●Cu2+四、延缓离子的选择凡是与配合剂形成的配合物的稳定性大于稀土与配合剂形成的配合物的稳定性的阳离子均可作三价稀土离子的延缓离子配合剂为EDTA时——Cu2+,Ni2+,Pb2+,Zn2+,Fe3+均可作延缓离子采用Cu2+——H+型树脂的原因Cu配合物有颜色沉淀反应（H2[CuL]有较大的溶解度）五、影响稀土元素

7、离子交换色层分离的因素1.淋洗剂溶液的pH值溶液中的配合平衡pH↓→REL-稳定性↓→RE3+再吸附的可能性↑→有利于稀土离子的分离但pH过低→EDTA有效利用率↓EDTA或RE·EDTA·2H2O结晶析出淋洗剂浓度2.淋洗剂浓度浓度高,所需体积小→有利于提高产量,缩短生产周期但必须注意H[REL]·nH2O，或Cu·[CuL]结晶析出五、影响稀土元素离子交换色层分离的因素（续）３．淋洗剂流速从稀土离子向树脂颗粒内部的扩散考虑→速度慢有利从稀土色带间的离子扩散考虑→速度快有利４．树脂的性质(强酸性阳离子交换树脂）粒度：　粒度↓→交换速度↑，但树脂层的阻力↑

8、吸附柱-0.272~0.196,分离柱——0.152~0.074交