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稀土百科 | 液膜萃取法分离稀土元素 中国稀金谷大数据
2022-07-06
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液膜萃取是模拟生物膜并综合运用生物化学、物理化学和有机化学等有关理论的新技术。液膜萃取分离技术综合了固体膜分离和溶剂萃取分离技术的特点，具有有机相用量少、反应速率快、分离效率高、操作简单和选择性强的特点。

我国采用液膜萃取技术从稀土溶液或废液中回收稀土以及分离钍已取得很大进展。液膜按其成膜方式主要分为乳状液膜、支撑液膜、静电准液膜三种。目前研究较多的是乳状液膜。乳状液膜由基质、流动载体和表面活性剂组成。将含有接收相（膜内相）的小液滴分散在料液相（膜外相）中，料液相中的特定离子或化合物选择性地通过膜相向膜内相迁移。

用液膜来分离物质的过程必须要通过一个液膜体系。用乳状液膜分离时，这一体系由球面形的膜与膜外相、膜内相组成。若用于水溶液中提取与分离某种物质，膜为油膜，膜外相与膜内相均为水溶液，膜外相为连续相，膜内相为分散相。膜溶剂是组成液膜的基本成分，选择时应考虑液膜的稳定性及其对溶质配合物的溶解度的大小。

由于膜溶剂的黏度对乳状液滴的生成及液膜的稳定性起决定性作用，因此一般选择黏度适中的膜溶剂。表面活性剂为极性物质，含有亲水基团和疏水基团，可在液膜表面定向排列，有利于稳定膜型和固定油水界面。液膜实际为液体表面活性膜的简称，所以在液膜分离中起到重要作用。流动载体的作用是对欲分离溶质或离子进行选择性迁移，它对欲分离溶质或离子的选择性及通量起决定作用。

液膜的选择性主要取决于所添加的流动载体，液膜起分离作用的原理主要有选择性渗透、逆向迁移和同向迁移。选择性渗透是指流动载体在膜内两个液相界面之间来回地传递被迁移的物质，通过载体和被迁移物质之间的选择性可逆反应，极大地提高被渗透溶质在液膜中的有效溶解度，增大膜内外的浓度梯度，提高传递效果。逆向迁移是指料液中欲分离的阳离子RE3＋与H朝相反的方向扩散，其中载体使用萃取剂P204、P507、环烷酸等。

影响液膜萃取的主要因素：①液膜的渗透性。液膜的渗透性好则溶质在膜相中的迁移速度快，可提高液膜萃取的速度。液膜的渗透性与膜相的黏度有关，渗透性随黏度的增大而降低。②液膜的稳定性。影响液膜稳定性的主要因素是表面活性剂的性质及加入量和制膜时的搅拌速度及膜内酸浓度等。③液膜的溶胀性。溶胀是膜外水相通过膜进入膜内相使内相体积增大的现象。溶胀使液膜变薄，膜破损率增加，降低分离效果。④料乳液比。液膜萃取过程中，料乳液比（料液与乳状液膜的体积比）越高，萃取率也越高，膜内相中的被萃取溶质的浓度越高。

膜外相界面上发生提取反应式，膜内相界面上发生解吸反应式，当乳状液分散在稀土料液中时，稀土离子（RE3+）很快与乳珠表面的载体（如P204）络合并通过膜相向另一侧扩散，在乳珠内相界面与酸（如HCI）作用发生解吸，RE3＋进入内相而得到富集，P204返回乳珠表面继续上述过程。

文献研究了应用液膜技术从低品位稀土矿渗浸液中提取稀土、分离杂质铝的最佳条件，发现以P204为流动载体、酸性蓝113 为表面活性剂、磺化煤油为膜溶剂、HCl为内相解吸剂制成的液膜，对稀土的提取效果最好，且杂质铝留在膜外相，没有进入内相稀土富液，达到稀土与铝的完全分离。

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