基于微结构萃取器的低浓度稀土废液高效萃取回收新技术
稀土是重要的战略资源,回收低浓度稀土废液中极具价值的微量稀土元素具有着重要的意义,可实现资源的循环利用.针对低浓度(＜200 ppm)稀土离子废液而言,萃取过程选择性强,可通过萃取剂的选择和萃取工艺的优化,在富集稀土的同时达到除杂的效果.但现行传统的溶剂萃取技术及与其配套的工业设备大多针对的是g/L级的高浓度稀土溶液,并不适宜于从极大体量的水体中富集提取和分离提纯极低浓度的目标物,无法直接应用于mg/L级的极低浓度稀土浸矿液提取富集稀土.处理极低浓度稀土溶液时,为了满足现行稀土萃取工艺和后续分离提纯的入料要求,富集预处理压力大.因此,若要采用萃取法进行稀土元素富集回收,极端相比下的研究具有重要的实际意义.针对以上难题,我们在科技部973计划“稀土资源高效利用和绿色分离的科学基础”的课题“新型高效萃取设备的设计、模拟与过程强化”的资助下,提出了膜分散微萃取器中利用气液液三相流强化极端相比下萃取新技术(发明专利CN201410583407.1,CN201510467609.4),其工作原理是利用气泡分散极小体积的有机萃取剂,使极小体积的有机萃取剂分散包覆在气泡表面,形成一层萃取剂有机液膜.利用气泡表面的这层有机萃取剂油膜萃取富集极大体积水体中的极低浓度稀土离子(如图1所示).由于萃取反应发生在气泡表面油膜层,界面效应强化萃取传质效率极高,传质推动力大,比表面积高,可直接用于从含稀土离子浓度＜ 200 mg/L的极稀溶液中高效快速萃取富集稀土离子.目标稀土离子浓度经气液液萃取及液液反萃后,可从初始料液中的几十mg/L一步即富集到 g/L量级,可直接接续目前工业上常用的高浓度稀土分离提纯处理工艺.低浓度稀土离子萃取富集回收新工艺如图2所示.
王运东 徐建鸿
清华大学化学工程联合国家重点实验室,清华大学化学工程系,北京,100084
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2019-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）