本發(fā)明涉及稀土離子的溶劑萃取分離技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高效富集回收低濃度稀土離子的萃取方法。

背景技術(shù)：

稀土有“工業(yè)維生素”的美稱，是重要的戰(zhàn)略資源。目前已廣泛的應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用已遍及冶金工業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生以及高新產(chǎn)業(yè)等數(shù)十個(gè)行業(yè)。然而稀土在開(kāi)采冶煉和分離過(guò)程中產(chǎn)生了大量的低濃度(<100mg/L)稀土離子萃余液或低濃度稀土浸礦液，若直接排放，一是會(huì)造成環(huán)境的污染，二是會(huì)造成稀土資源的極大浪費(fèi)。稀土產(chǎn)業(yè)是我國(guó)少有的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，稀土新材料已成為我國(guó)各項(xiàng)高新技術(shù)不可或缺的材料，針對(duì)低濃度(<100ppm)稀土離子廢液而言，萃取過(guò)程選擇性強(qiáng)，可通過(guò)萃取劑的選擇和萃取工藝的優(yōu)化，在富集稀土的同時(shí)達(dá)到除雜的效果。但現(xiàn)行傳統(tǒng)的溶劑萃取技術(shù)及與其配套的工業(yè)設(shè)備大多針對(duì)的是g/L級(jí)的高濃度稀土溶液，并不適宜于從極大體量的水體中富集提取和分離提純低濃度的目標(biāo)物，無(wú)法直接應(yīng)用于mg/L級(jí)的低濃度稀土浸礦液提取富集稀土。處理低濃度稀土溶液時(shí)，為了滿足現(xiàn)行稀土萃取工藝和后續(xù)分離提純的入料要求，富集預(yù)處理壓力大。因此，若要采用萃取法進(jìn)行稀土元素富集回收，極端相比(水相流量：油相流量>50:1)下的研究具有重要的實(shí)際意義。

若想實(shí)現(xiàn)極端相比下稀土離子的富集回收，則需要克服大相比所帶來(lái)的傳質(zhì)距離大，比表面積小、能量輸入升高、萃取效率下降及乳化等問(wèn)題。我們(中國(guó)發(fā)明專利CN201510467609.4)曾在微流控設(shè)備中通過(guò)引入氣體形成中空微液滴結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化低濃度稀土離子萃取富集過(guò)程的目的。對(duì)液液體系和氣液液體系均進(jìn)行了研究。主要考察了停留時(shí)間、相比以及氣相流量這三個(gè)因素對(duì)萃取效率的影響。結(jié)果表明引入氣體后的萃取率在幾秒內(nèi)即可達(dá)90％以上，其平均體積傳質(zhì)系數(shù)是未引入氣體時(shí)的5-50倍。當(dāng)初始濃度為30-90ppm時(shí)，其對(duì)應(yīng)的富集倍數(shù)可達(dá)200-450倍。具有反應(yīng)速度快，富集效果好的優(yōu)點(diǎn)，是其他方法所不能取代的。然而其稀土料液的處理量為4mL/min，設(shè)備放大較難，這離真正的工業(yè)應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段距離。

我們之前發(fā)明的單通道和多通道膜分散微萃取器(中國(guó)發(fā)明專利ZL00105779.0,ZL200510012114.9)是利用微孔膜作為相分散的介質(zhì)，在膜兩側(cè)壓力差大于穿透壓力的條件下，將一相分散到另一相中實(shí)現(xiàn)快速傳質(zhì)分離。由于其具有處理量大，分散尺度低，傳質(zhì)面積大，裝置簡(jiǎn)單以及傳質(zhì)速率快等優(yōu)點(diǎn)，為溶劑萃取過(guò)程提供了一種理想的設(shè)備，在醫(yī)藥、食品以及化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。更為重要的是，我們(中國(guó)發(fā)明專利CN201410583407.1)曾在膜分散微萃取中研究過(guò)稀土離子的反萃過(guò)程，結(jié)果表明在鹽酸濃度為0.5mol/L，停留時(shí)間少于4s條件下，其反萃效率可超過(guò)90％。

因此，采用膜分散微萃取器有望既實(shí)現(xiàn)極端相比下的高效氣-液-液三相萃取也實(shí)現(xiàn)液液體系反萃過(guò)程，從而為上述提出的回收稀土離子的潛在路徑奠定了基礎(chǔ)。且該思路尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種傳質(zhì)速率快、傳質(zhì)距離短、比表面積大的高效富集回收低濃度稀土離子的萃取方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種高效富集回收低濃度稀土離子的萃取方法，是在膜分散微萃取器中完成了氣-液-液三相體系對(duì)大于50的極端相比下的低濃度稀土離子的富集，然后再次利用膜分散微萃取器完成反萃過(guò)程，對(duì)于初始濃度為5-200mg/L的稀土離子溶液，經(jīng)萃取反萃后稀土離子濃度達(dá)1-40g/L；具體步驟如下：

(1)配置低濃度稀土離子溶液或采用工廠含低濃度稀土離子水溶液作為水相溶液；配置有機(jī)相溶液，其中異辛基磷酸單異辛酯P507是萃取劑，煤油是稀釋劑；

(2)將氮?dú)饣驂嚎s空氣和步驟(1)中的有機(jī)相溶液分別輸送到一級(jí)膜分散微萃取器中，形成油包氣結(jié)構(gòu)；

(3)上述油氣混合液流入到二級(jí)膜分散微萃取器中，通過(guò)步驟(1)中水相溶液的剪切，從而形成水包油包氣中空液滴；

(4)含有分散液滴群的混合相經(jīng)過(guò)出口管流入到分相室中，經(jīng)分相，得到的水相極低濃度稀土離子萃余液和有機(jī)相，水相極低濃度稀土離子萃余液直接排放或作為稀土離子的浸出液循環(huán)使用，有機(jī)相用于下一步反萃；

(5)反萃時(shí)其連續(xù)相和分散相分別是步驟(4)中的有機(jī)相和濃度為1.0-2.0mol/L的鹽酸溶液輸送到膜分散微萃取器中，經(jīng)過(guò)停留及分相，即得到富集后的濃度為1-40g/L的高濃度稀土離子溶液和未負(fù)載稀土離子的萃取劑。有機(jī)相萃取劑重復(fù)循環(huán)利用，高濃度稀土離子溶液采用現(xiàn)有方法進(jìn)行進(jìn)一步分離純化；

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(1)中水相溶液的pH為3.00-5.00。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(1)中所選的稀土離子溶液體系應(yīng)覆蓋鑭系元素中的輕中重元素，分別取輕中重元素中各一種或其混合物用鹽酸進(jìn)行溶解制得稀土離子水溶液。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(1)中萃取劑的初始濃度為1.0-2.0mol/L，水相溶液初始濃度<200mg/L。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所采用的膜分散微萃取器為單通道和多通道微萃取器，單通道微萃取器中的氣體流量為10-100mL/min，有機(jī)相流量為0.1-2.0mL/min，水相流量為10-100mL/min；多通道微萃取器的通道數(shù)在50-1000范圍內(nèi)，處理量成相應(yīng)倍數(shù)增加。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述步驟(2)中氣體流量和有機(jī)相流量的流量比為50-500：1，所述步驟(3)中水相和有機(jī)相的流量比為5-500：1。

作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述步驟(4)中分散中空液滴的尺寸為10-500μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明基于氣-液-液三相微分散體系在極端相比下具有傳質(zhì)速率快，傳質(zhì)距離短以及比表面積大的優(yōu)點(diǎn)，采用膜分散微萃取器快速實(shí)現(xiàn)極端相比下低濃度稀土離子(5-200mg/L)的萃取富集過(guò)程，萃取完成后含極低濃度稀土離子的水相萃余液可直接排放或作為稀土礦的浸出液循環(huán)使用。同時(shí)，采用膜分散微萃取器利用液液萃取完成稀土離子從有機(jī)相向水相的反萃，反萃結(jié)束后富集的稀土離子濃度可以達(dá)到1-40g/L，且有機(jī)相可重復(fù)循環(huán)利用，真正意義上實(shí)現(xiàn)稀土離子富集回收的目標(biāo)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。

實(shí)施例1

請(qǐng)參閱圖1，用pH＝4的鹽酸水溶液溶解釹的氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度為90mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中稀土離子為0.13mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的稀土離子可到18g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例2

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解銪的氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度為50mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中稀土離子為0.1mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的稀土離子可到10g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例3

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解鉺的氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度為10mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中稀土離子為0.05mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的稀土離子可到5g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例4

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解鐠釹的混合氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度分別為45mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中稀土離子分別為0.1mg/L和0.06mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的每種稀土離子可到9g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例5

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解釤銪的混合氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度分別為30mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中稀土離子分別為0.04mg/L和0.06mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的每種稀土離子可到6g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例6

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解鉺銩的混合氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度分別為45mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中稀土離子分別為0.1mg/L和0.16mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的每種稀土離子可到9g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例7

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解鈰鐠釹的混合氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度分別為30mg/L)。取340mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和660mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為400mL/min，油相流量為2mL/min，氣相流量為900mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)99％以上，萃余液中總稀土離子濃度小于0.2mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為80mL/min和40mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的每種稀土離子可到6g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例8

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解釤銪釓的混合氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度分別為30mg/L)。取34L的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66L的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為4L/min，油相流量為200mL/min，氣相流量為9L/min。流體流動(dòng)1min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)99％以上，萃余液中總稀土離子濃度為0.16mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8L/min和4L/min，停留2min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的稀土離子可到6g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

實(shí)施例9

用pH＝4的鹽酸水溶液溶解鉺銩鐿的混合氯化物，配成稀土離子溶液(初始濃度分別為30mg/L)。取34mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和66mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為1mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)五通球閥的方向使得出口管管長(zhǎng)停留在2m位置。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為40mL/min，油相流量為0.2mL/min，氣相流量為90mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)95％以上，萃余液中總稀土離子濃度為0.25mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，1.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為8mL/min和4mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的稀土離子可到6mg/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

針對(duì)某企業(yè)所提出的浸礦尾液稀土離子水溶液體系(總濃度200mg/L)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，萃取和反萃過(guò)程均連續(xù)操作。取340mL的異辛基磷酸單異辛酯(P507)和660mL的磺化煤油攪拌混合所得均一溶液，其中萃取劑的濃度為2mol/L。打開(kāi)氣閥，氣體質(zhì)量流量計(jì)，以及兩臺(tái)平流泵的開(kāi)關(guān)。一級(jí)膜分散微萃取器中氣體為分散相，有機(jī)相為連續(xù)相；二級(jí)膜分散微萃取器中油包氣結(jié)構(gòu)為分散相，連續(xù)相為稀土離子溶液。水相流量調(diào)節(jié)為400mL/min，油相流量為4mL/min，氣相流量為900mL/min。流體流動(dòng)5min后，從分相室水相出口處接得萃余液，其濃度檢測(cè)采用ICP-OES，誤差范圍在2％以內(nèi)，其萃取率可達(dá)99％以上，萃余液中總稀土離子濃度為0.20mg/L。油相出口收集負(fù)載稀土離子的萃取劑溶液。將上述負(fù)載的萃取劑溶液作為連續(xù)相，2.0mol/L的鹽酸為分散相。二者流量分別為80mL/min和40mL/min，停留5min后可從分相室水相出口管處接得高濃度稀土離子溶液，定量稀釋后利用ICP-OES進(jìn)行檢測(cè)，富集后的總稀土離子濃度可到20g/L。油相出口處接得未負(fù)載稀土離子的萃取劑，可循環(huán)使用。若需改變操作條件，通過(guò)調(diào)節(jié)出口管管長(zhǎng)可改變停留時(shí)間，也可調(diào)節(jié)三相流量。操作條件確定后重復(fù)上述操作。

本發(fā)明的膜分散微萃取器用于富集回收工業(yè)廢水中低濃度稀土離子的萃取方法操作簡(jiǎn)單，集萃取反萃于一體，快速實(shí)現(xiàn)富集稀土離子的目標(biāo)。針對(duì)極端相比下萃取難的問(wèn)題，采用引入氣體縮小傳質(zhì)距離增加比表面積的方法得以解決。反萃過(guò)程利用液液萃取在常規(guī)相比下操作即可實(shí)現(xiàn)。經(jīng)處理后的高濃度稀土離子濃度大于20g/L，萃余液中極低的稀土離子濃度可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。其能耗小，傳質(zhì)快，有利于實(shí)現(xiàn)稀土資源循環(huán)利用的工業(yè)化，為上述路徑的提出奠定了基礎(chǔ)。

本發(fā)明的用于富集稀土離子的單通道和多通道膜分散微萃取器，其微孔濾膜的孔徑1-100μm，分散后液滴尺寸在2-500μm范圍內(nèi)，且在操作參數(shù)確定的條件下所得液滴分散性好，尺寸均一。與混合澄清槽等傳統(tǒng)設(shè)備相比，其液滴尺寸大大降低，傳質(zhì)比表面積增加。同時(shí)該微結(jié)構(gòu)萃取器可進(jìn)行可靠放大，對(duì)稀土離子溶液的處理量可達(dá)到10mL/min-10m³/h，為該技術(shù)的潛在工業(yè)應(yīng)用提供了設(shè)備保障。

本發(fā)明的用于回收富集低濃度稀土離子的萃取方法，在極端相比下的萃取采用氣-液-液三相萃取體系，與傳統(tǒng)液液兩相萃取相比，這種中空液滴的結(jié)構(gòu)很大程度上增大了傳質(zhì)面積，提高傳質(zhì)效率，同時(shí)氣體的引入使得油包氣結(jié)構(gòu)的密度與單純的油滴相比有所降低，更有利于油滴的上浮，不易乳化。

上面對(duì)本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。