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稀土元素分离的溶剂萃取法

1940
  • Frank Spedding
化学工程中用于稀土元素分离的实验室溶剂萃取装置。

(图片仅供参考)

分离化学性质相似的物质 rare-earth elements is notoriously difficult. The primary industrial 方法 is solvent extraction, specifically liquid-liquid counter-current extraction. This process exploits subtle differences in the partition coefficients of rare-earth ions between an aqueous phase and an immiscible organic phase containing a complexing agent. By repeating the process over hundreds of stages, high-purity individual elements can be isolated.

该方法基于差分萃取原理。稀土元素通常以三价离子(RE³⁺)的形式存在于酸性水溶液中,并与含有萃取剂的有机溶剂(如煤油)接触。常用的萃取剂包括磷酸三丁酯(TBP)或二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)等有机磷化合物。萃取剂与稀土离子形成络合物,使其溶解于有机相中。 镧系收缩, the stability of these complexes, and thus their tendency to move into the organic phase, varies slightly across the series. Lighter lanthanides (like lanthanum) are more basic and prefer the aqueous phase, while heavier lanthanides (like lutetium) are more acidic and have a greater affinity for the organic extractant.

在逆流系统中,水相和有机相沿相反方向流经一系列级联(混合澄清器)。在每个级联中,元素根据其分配系数在两相之间重新分配。这种多级级联放大了单级分离系数,最终使相邻的稀土元素分离至纯度超过99.99%。萃取剂的选择、水相的pH值和温度是关键参数,需要精心控制,以优化特定元素的分离效果。该方法取代了早期费力得多的分级结晶技术,并实现了现代技术所需的稀土大规模生产。

UNESCO Nomenclature: 3305
– Chemical engineering

类型

化学过程

中断

Substancial

用法

广泛使用

前体

  • 不混溶液体的发现
  • 能斯特分配定律描述了分割
  • 分级结晶法的开发,这是一种早期、效率较低的分离方法
  • 有机络合剂的合成
  • 多阶段工艺化学工程原理的进展

应用程序

  • industrial-scale production of high-purity rare-earth elements
  • 核后处理,将钚和铀等锕系元素从裂变产物中分离出来
  • 湿法冶金用于提取钴和镍等金属
  • 特种化学品和药品的净化

专利:

NA

潜在创新理念

  • 基于离子液体的萃取系统可替代挥发性有机溶剂,提高安全性和可回收性
  • 利用二氧化碳进行超临界流体萃取,实现绿色高效分离
  • 基于膜的溶剂萃取,以减少设备尺寸和能耗
  • automated microfluidic systems for rapid, small-scale separation and analysis
  • 使用机器学习算法实时优化多参数提取过程
  • 利用微生物进行生物吸附和生物浸出,从低品位矿石中选择性地积累特定的稀土元素
  • 利用计算化学开发高选择性配体和萃取剂
  • 利用电场增强质量传递的电驱动分离过程
  • 使用功能化聚合物进行固相萃取以捕获目标元素
  • 采用先进溶剂萃取技术从电子垃圾中回收稀土元素的综合回收工艺
Related to: solvent extraction, rare-earth separation, liquid-liquid extraction, hydrometallurgy, Ames laboratory, frank spedding, lanthanides, partition coefficient, mixer-settler,d2ehpa。

历史背景

稀土元素分离的溶剂萃取法

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1945-01-01
1949
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1948
1950

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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