有機(jī)相中稀土的反萃性能及微納米顆粒的形成與抑制.pdf

1、從稀土有機(jī)相中反萃稀土是分離稀土的必要環(huán)節(jié)，也是制備微納米材料的一種新方法。隨著高技術(shù)領(lǐng)域環(huán)保要求的不斷提高，尋求新的綠色環(huán)保反萃技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前稀土行業(yè)的研究熱點(diǎn)。本論文研究了兩種稀土有機(jī)相的反萃性能，重點(diǎn)關(guān)注反萃過程中微納米顆粒的可控形成與消除方法，以及在改善分相性能和制備微納米材料上的應(yīng)用性能。
　　高純稀土沉淀廢水中含有大量的鹽酸、草酸和少量稀土，本研究擬用沉淀法去除其中的大部分草酸，獲得可以從P507萃取有機(jī)相中反萃稀土

2、的鹽酸。為了實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用，達(dá)到綠色工藝要求，需要確定反萃酸中殘留草酸的允許濃度以及保證反萃過程不析出沉淀的具體方法。為此，系統(tǒng)地研究了15種稀土草酸鹽在不同鹽酸和稀土濃度下的溶解度變化規(guī)律。結(jié)果表明：隨稀土濃度的增大，稀土草酸鹽的溶解度先是由于同離子效應(yīng)而急劇減弱，當(dāng)稀土濃度范圍在0.05-0.10 mol/L時(shí)草酸稀土的溶解度最低，超過這一濃度，草酸稀土溶解度隨稀土濃度的增大而增大。與此同時(shí)，隨鹽酸濃度的增大草酸稀土的溶解度也一

3、直增大。因此，可以通過調(diào)控溶液中的稀土和鹽酸濃度來調(diào)控草酸稀土沉淀的溶解度，防止反萃過程形成沉淀。為此，先用稀土沉淀法去除溶液中的過量草酸，濾出的溶液中加入鹽酸至4-6mol/L后即可用于稀土的反萃；通過一級(jí)、多級(jí)錯(cuò)流和多級(jí)逆流等反萃方式，證明所得的回收酸可以用作稀土的反萃酸，不會(huì)影響分相性能。
　　配合物溶膠-凝膠法和燃燒法，以及醇鹽水解法均可合成稀土及其復(fù)合氧化物納米粒子。但由于消耗大，廢氣多，且醇鹽對(duì)水又十分敏感等問題而難以

4、工業(yè)化。基于稀土水楊酸甲酯配合物的水解特征，本研究提出通過弱配位化合物的水解來制備微納米稀土材料的方法。首先在乙醇或乙酸丁酯中合成水楊酸酯配合物，通過監(jiān)測有機(jī)相的紫外可見光譜，研究了水對(duì)有機(jī)相中稀土的反萃性能。采用等摩爾系列法測定了水楊酸甲酯配合物的組成和穩(wěn)定常數(shù)。結(jié)果表明：稀土離子Y3+和水楊酸甲酯是以1:1發(fā)生配位，其組成為YMS；而鋁離子Al3+和水楊酸甲酯是以3:2發(fā)生配位的，其組成為Al3MS2。通過作圖法求得Y-MS的解離度

5、為0.225，穩(wěn)定常數(shù)為7.65x104(lg K=4.88)；Al-MS的解離度為0.258，穩(wěn)定常數(shù)為2.72x103(lg K=3.43)。利用稀土水楊酸甲酯配合物水解后形成的溶膠，制備得到納米級(jí)顆粒的Er摻雜YAG上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料粉體。獲得純YAG相的煅燒溫度為1000℃，比傳統(tǒng)的高溫固相法降低了600℃，制備的YAG粉體尺寸分布均勻，分散性好，為球形顆粒，單顆粒粒徑約為80nm。這種方法可作為一種全新有效的YAG微納米粉體制備技