專利名稱：強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱分離提純氧化鑭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土的離子交換分離提純、特別是強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱分離提純氧
化鑭的方法。
背景技術(shù)：
由于生產(chǎn)工藝條件的限制，或者基于對成本的考慮，目前面市的單一稀土產(chǎn)品中 仍殘留有相當(dāng)多的其他稀土和非稀土元素雜質(zhì)，一般達(dá)不到99. 99%的純度。而用于制造發(fā) 光材料、光導(dǎo)纖維、磁光材料等所使用的單一稀土化合物，卻對純度要求很高， 一般要達(dá)到 99.99%，有的還要求不含氯離子。所以需要對單一稀土氧化物粗產(chǎn)品作進(jìn)一步的提純，除 去其中所含其他稀土和非稀土雜質(zhì)，使其純度達(dá)到或超過99. 99% 。 從目前常用的離子交換技術(shù)來看，盡管離子交換纖維與離子交換樹脂在分離稀土 方面有許多相似之處，但是由于離子交換纖維的比表面積比同類型的離子交換樹脂大，所 以交換容量和交換速率都優(yōu)于離子交換樹脂。本發(fā)明就利用離子交換纖維這些熱力學(xué)和動 力學(xué)上的特性，達(dá)到高效去除或降低氧化鑭中其他稀土和非稀土雜質(zhì)的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提純氧化鑭的離子交換纖維柱分離方法，該 方法以鈉型強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱作為分離介質(zhì)，對氧化鑭粗產(chǎn)品進(jìn)行分離提純，使提純 后的氧化鑭不含氯離子，純度達(dá)到99. 99%以上。
本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題
1.料液制備 稱取待提純的氧化鑭粗產(chǎn)品，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的 濃度在10 30mg/mL。 2.鈉型強(qiáng)酸離子交換纖維柱的制備 ①纖維的活化把強(qiáng)酸離子交換纖維剪成長3 5mm，用去離子水浸泡24小時，將
濕纖維抽濾除水后，置于35t:烘箱內(nèi)干燥6小時，然后放入干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆?。②裝柱稱取經(jīng)過活化的干強(qiáng)酸陽離子交換纖維5 10g，用去離子水浸泡20min
后，采用濕法將該纖維裝填到下端墊有少量玻璃棉的玻璃層析柱中，形成的纖維柱上再鋪
墊少量玻璃棉。③轉(zhuǎn)型用3. 0 5. Omol/L NaCl溶液以1. 0 1. 5mL/min流速淋洗纖維柱，淋 洗30 40mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱20 30min。待柱內(nèi)纖 維轉(zhuǎn)為鈉型后，再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān) 閉層析柱活塞，待用。
3.料液上柱分離 25 35"室溫下，取步驟1制備的料液5 10mL于容器中，用lmol/L NaOH溶液 調(diào)至pH為3.0 3. 5后，以1.0 1.5mL/min流速上柱。料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用80 lOOmLpH為3. 0 3. 5的HN03溶液淋洗負(fù)載纖維柱。然后控制淋洗液流速為1. 0 1. 5mL/min，用500 700mL pH為4. 0 4. 5的0. 004 0. 005mol/L EDTA銨溶液繼續(xù)淋 洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至EDTA完全流出，再用100 200mL 3 4mo1/ L麗03溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來。
4.纖維柱的再生 按步驟2.③所述的轉(zhuǎn)型方法，對洗脫鑭后的纖維柱進(jìn)行再生。 氧化鑭粗產(chǎn)品經(jīng)過上述強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱分離提純后，得到的是不含氯離子
的高純硝酸鑭，經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化可得到純度達(dá)到99. 99%以上氧化鑭，氧化鑭的回收率達(dá)到
99%以上。用過的強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱經(jīng)過再生可再次使用。該分離提純方法操作簡單、
易掌握、能耗低、對環(huán)境污染小。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例l 把強(qiáng)酸離子交換纖維剪成長3mm，用去離子水浸泡24小時，將濕纖維抽濾除水后， 置于35t:烘箱內(nèi)干燥6小時，然后放入干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆谩?稱取經(jīng)上述活化的干強(qiáng)酸陽離子交換纖維5g，用去離子水浸泡20min后，采用濕 法將該纖維裝填到下端墊有少量玻璃棉的玻璃層析柱中，形成的纖維柱上再鋪墊少量玻璃 棉。用3. Omol/LNaCl溶液以1. OmL/min流速淋洗纖維柱，淋洗30mL后，關(guān)閉層析柱活塞， 令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱30min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后，再用去離子水淋洗纖維柱， 直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞，待用。 取含量為99. 95%的氧化鑭，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的 濃度為15mg/mL，以此液作為上柱料液。25。C室溫下，取該料液7mL于容器中，用lmol/LNaOH 溶液調(diào)至pH為3. 5后，以1. 2mL/min流速上柱。待料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用80mLpH 為3. 5的HN03溶液淋洗負(fù)載纖維柱。然后控制淋洗液流速為1. OmL/min，用600mL pH為 4. 0的O. 0045mol/LEDTA銨溶液繼續(xù)淋洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至EDTA完 全流出，再用100mL 4mol/L HN03溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來。經(jīng)電感耦合等離子體光 譜測定，提純后的氧化鑭純度為99. 995%，氧化鑭的回收率為99. 5%。
使用后的纖維柱再生用3. Omol/LNaCl溶液以1. OmL/min流速淋洗纖維柱，淋洗 30mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱30min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后， 再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞， 待用。 實(shí)施例2 把強(qiáng)酸離子交換纖維剪成5mm長，其余同實(shí)施例1。 稱取經(jīng)過活化處理的干強(qiáng)酸陽離子交換纖維7g，用去離子水浸泡20min后，采用 濕法將該纖維裝填到下端墊有少量玻璃棉的玻璃層析柱中，形成的纖維柱上再鋪墊少量玻 璃棉。用5mol/L NaCl溶液以1. OmL/min流速淋洗纖維柱，淋洗40mL后，關(guān)閉層析柱活塞， 令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱20min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后，再用去離子水淋洗纖維柱， 直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞，待用。 取含量為99. 90%的氧化鑭，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的濃度為10mg/mL，以此液作為上柱料液。3(TC室溫下，取該料液10mL于容器中，用lmo1/ LNaOH溶液調(diào)至pH為3. 0后，以1. 5mL/min流速上柱。待料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用 90mLpH為3. 0的HN03溶液淋洗負(fù)載纖維柱。然后控制淋洗液流速為1. 2mL/min，用500mL pH為4. 0的0. 005mol/L EDTA銨溶液繼續(xù)淋洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至 EDTA完全流出，再用200mL 3mol/L HN03溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來。經(jīng)電感耦合等離 子體光譜測定，提純后的氧化鑭純度為99. 991%，氧化鑭的回收率為99. 9%。
使用后的纖維柱再生用5. Omol/LNaCl溶液以1. 5mL/min流速淋洗纖維柱，淋洗 40mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱20min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后， 再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞， 待用。 實(shí)施例3 用實(shí)施例1中再生的纖維柱對氧化鑭進(jìn)行分離提純。取含量為99. 98%的氧化 鑭，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的濃度為30mg/mL，以此液作為上柱料 液。35"室溫下，取該料液5mL于容器中，用lmol/LNaOH溶液調(diào)至pH為3. 0后，以1. OmL/ min流速上柱。待料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用100mLpH為3. 0的HN03溶液淋洗負(fù)載 纖維柱。然后控制淋洗液流速為1. 5mL/min，用700mL pH為4. 5的0. 004mol/L EDTA銨溶 液繼續(xù)淋洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至EDTA完全流出，再用150mL 3. 5mo1/ LHN03溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來。經(jīng)電感耦合等離子體光譜測定，提純后的氧化鑭純度 為99. 997%，氧化鑭的回收率為99. 3% 。 使用后的纖維柱再生用3. Omol/L NaCl溶液以1. OmL/min流速淋洗纖維柱，淋洗 35mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱20min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后， 再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞， 待用。 實(shí)施例4 稱取經(jīng)過實(shí)施例1處理的干強(qiáng)酸陽離子交換纖維10g，按實(shí)施例2采取的辦法裝柱 和轉(zhuǎn)型后，待用。 取含量為99. 95%的氧化鑭，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的 濃度為20mg/mL，以此液作為上柱料液。27°C室溫下，取該料液6mL于容器中，用lmol/L NaOH溶液調(diào)至pH為3.0后，以1. OmL/min流速上柱。待料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用 100mLpH為3. 0的麗03溶液淋洗負(fù)載纖維柱。然后控制淋洗液流速為1. 5mL/min，用600mLpH 為4. 0的0. 005mol/LEDTA銨溶液繼續(xù)淋洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至EDTA 完全流出，再用150mL 3. 5mol/L HN03溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來。經(jīng)電感耦合等離子 體光譜測定，提純后的氧化鑭純度為99. 996%，氧化鑭的回收率為99. 5%。
使用后的纖維柱再生用5. Omol/LNaCl溶液以1. 5mL/min流速淋洗纖維柱，淋洗 40mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱20min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后， 再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞， 待用。 實(shí)施例5 用實(shí)施例2中再生的纖維柱對氧化鑭進(jìn)行分離提純。取含量為99. 95%的氧化鑭，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的濃度為20mg/mL，以此液作為上柱料 液。27"室溫下，取該料液5mL于容器中，用Imol/LNaOH溶液調(diào)至pH為3. 0后，以1. 0mL/ min流速上柱。待料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用80mL pH為3. 0的HN03溶液淋洗負(fù)載 纖維柱。然后控制淋洗液流速為1. 5mL/min，用600mL pH為4. 0的0. 005mol/L EDTA銨溶 液繼續(xù)淋洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至EDTA完全流出，再用150mL 3. Omol/ LHN03溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來。經(jīng)電感耦合等離子體光譜測定，提純后的氧化鑭純度 為99. 994%，氧化鑭的回收率為99. 7% 。 使用后的纖維柱再生用3. Omol/LNaCl溶液以1. OmL/min流速淋洗纖維柱，淋洗 35mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱30min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后， 再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞， 待用。
權(quán)利要求
一種強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱分離提純氧化鑭的方法，其特征是工藝步驟為步驟一 料液制備取待提純的氧化鑭粗產(chǎn)品，以濃熱硝酸溶解后，用去離子水稀釋，使溶液中鑭的濃度在10～30mg/mL；步驟二 鈉型強(qiáng)酸離子交換纖維柱的制備①纖維的活化把強(qiáng)酸離子交換纖維剪成長3～5mm，用去離子水浸泡24小時，將濕纖維抽濾除水后，置于35℃烘箱內(nèi)干燥6小時，然后放入干燥器內(nèi)保存?zhèn)溆?；②裝柱稱取經(jīng)過活化的干強(qiáng)酸陽離子交換纖維5～10g，用去離子水浸泡20min后，采用濕法將該纖維裝填到下端墊有少量玻璃棉的玻璃層析柱中，形成的纖維柱上再鋪墊少量玻璃棉；③轉(zhuǎn)型用3.0～5.0mol/L NaCl溶液以1.0～1.5mL/min流速淋洗纖維柱，淋洗30～40mL后，關(guān)閉層析柱活塞，令柱內(nèi)的NaCl溶液浸泡纖維柱20～30min。待柱內(nèi)纖維轉(zhuǎn)為鈉型后，再用去離子水淋洗纖維柱，直至從纖維柱流出的溶液中不含氯離子為止，關(guān)閉層析柱活塞，待用；步驟三 料液上柱分離25～35℃室溫下，取步驟1制備的料液5～10mL于容器中，用1mol/L NaOH溶液調(diào)至pH為3.0～3.5后，以1.0～1.5mL/min流速上柱。料液上柱結(jié)束后，以同樣流速，用80～100mLpH為3.0～3.5的HNO3溶液淋洗負(fù)載纖維柱。然后控制淋洗液流速為1.0～1.5mL/min，用500～700mL pH為4.0～4.5的0.004～0.005mol/L EDTA銨溶液繼續(xù)淋洗纖維柱。然后改用去離子水淋洗纖維柱至EDTA完全流出，再用100～200mL 3～4mol/L HNO3溶液將柱上吸附的鑭洗脫下來；步驟四 纖維柱的再生按步驟二的③所述的轉(zhuǎn)型方法，對洗脫鑭后的纖維柱進(jìn)行再生。
全文摘要
一種強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱分離提純氧化鑭的方法。該方法包括制備一定濃度的氧化鑭料液，強(qiáng)酸陽離子交換纖維活化、裝柱和轉(zhuǎn)型，料液上柱分離和鑭的洗脫，纖維柱再生等步驟。氧化鑭粗產(chǎn)品經(jīng)過上述強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱分離提純后，得到的是不含氯離子的高純硝酸鑭，經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化可得到純度達(dá)到99.99％以上氧化鑭，氧化鑭的回收率達(dá)到99％以上。用過的強(qiáng)酸陽離子交換纖維柱經(jīng)過再生可再次使用。該分離提純方法操作簡單、易掌握、能耗低、對環(huán)境污染小。
文檔編號C22B59/00GK101698495SQ20091011455
公開日2010年4月28日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者陳杰, 韋小玲, 龔琦 申請人:廣西大學(xué)