[发明专利]一种溶剂萃取动力学分组分离稀土离子的系统和方法

权利要求书

1.一种溶剂萃取动力学分组分离稀土离子的系统，其特征在于，所述系统包括一个空心直管或多个空心直管、喷射装置和收集装置；

所述空心直管设有位于管壁上侧的稀土离子混合溶液入口、位于底端的萃取剂入口、位于顶端的溢流口和位于管壁下侧的出口；

所述喷射装置的喷头从所述空心直管的萃取剂入口插入所述空心直管中，所述喷头的喷口朝向所述空心直管的顶端；所述收集装置的入口与所述空心直管的溢流口相连；

当空心直管的个数为1个时，所述空心直管的内径为4.0～10.0mm，长度为2.0～150.0cm；当空心直管的个数为2个以上时，所述2个以上空心直管的内径均为4.0～10.0mm，长度均为2.0～150.0cm。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个空心直管串联，具体地，相邻两个空心直管的连接关系为：上游空心直管的出口与下游空心直管的稀土离子混合溶液入口相连。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空心直管的内径为4.0～6.0mm，长度为10.0～100.0cm。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷头的开口内径为0.06～1.00mm。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述喷头的开口内径为0.06～0.30mm。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述收集装置为自动步进收集器；当多根空心直管相互串联时，每一个空心直管各自连接一个自动步进收集器。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括反萃装置，位于所述收集装置的下游。

8.一种溶剂萃取动力学分组分离稀土离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将含萃取剂的有机溶液液滴自下向上喷入含有多种稀土离子的混合水溶液中，使所述含萃取剂的有机溶液液滴在含有多种稀土离子的混合水溶液中自下向上上浮后聚并得到有机相；其中，所述含有多种稀土离子的混合水溶液的运动方向为自上而下，流速为0.0～20.0mL/min，所述含萃取剂的有机溶液液滴自下向上的喷射流速为0.1～1.0mL/min；含萃取剂的有机溶液中萃取剂的摩尔浓度与所述含有多种稀土离子的混合水溶液中稀土离子的摩尔浓度之比为1:2～10；

(2)连续地分批收集步骤(1)所得有机相；其中，每批收集的时长各自独立地选自5～40min；

(3)将步骤(2)所得有机相分别进行反萃，分别得到稀土离子的富集液。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法通过如权利要求1～7任一项所述的系统实现。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含多种稀土离子的混合水溶液中稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu中至少两种的组合。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述稀土元素以La、Ce、Pr、Nd为第一组，Sm、Eu、Gd为第二组，Tb、Dy、Ho为第三组，Er、Tm、Yb、Lu为第四组，步骤(1)所述含多种稀土离子的混合水溶液中任意两种稀土元素均选自不同组。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含萃取剂的有机溶液中，萃取剂包括2-乙基己基磷酸单(2-乙基己基)酯、二(2-乙基己基)磷酸酯、二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸、双(2-乙基己基)次膦酸、磷酸三丁酯、甲基磷酸二甲庚酯、仲碳伯胺、氯化甲基三烷基铵和环烷酸中的任意一种或至少两种的组合。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述含萃取剂的有机溶液中，溶剂包括烷烃和/或煤油，所述烷烃为含6～12个碳原子的烷烃。