[发明专利]一种铈与稀土元素分离方法

说明书

本发明公开了一种铈与稀土元素分离方法。该方法将铈与其他稀土硝酸盐的混合溶液流过铋酸钠柱，用一定浓度的硝酸作淋洗液，使其他稀土元素被淋洗下来，铈保留在铋酸钠柱上，然后改变淋洗液硝酸的浓度，将铈淋洗下来，由于淋洗铈的过程会将铋酸钠柱的铋、钠元素淋洗下来，需再将含铈淋洗液流过TRU柱，用一定浓度的硝酸作淋洗液，使钠被淋洗下来，然后改变淋洗液硝酸的浓度，将铈淋洗下来。本发明的铈与稀土元素分离方法使用的分离材料是NaBiO₃·2H₂O、120μm SiO₂和TRU树脂。本发明的铈与稀土元素分离方法具有操作简便，费用低廉，分离耗时短、效率高，应用潜力巨大的优点。

技术领域

本发明属于金属离子分离富集技术领域，具体涉及一种铈与稀土元素分离方法。

背景技术

铈及其化合物具有许多独特的光学，电学，磁学性能，使它们在诸如化工、农业、催化、制陶、磁材等许多领域得到了广泛应用（ChemSusChem 2008, 1, 1-10;Angew. Chem.2006, 118, 1-5; Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1-5.）。反应堆产生的液体放射性废物及裂变产物中包含铈的放射性同位素（J. W. Grate, G. C. Frye in Sensors Update, Vol. 2 (Eds.: H. Baltes, W. Göpel, J. Hesse), Wiley-VCH, Weinheim,1996, pp. 10-20.），实现放射性废物的安全处理与处置，稀土元素的高效分离与富集尤为重要，但由于稀土元素在溶液和固体中均呈现稳定的相似化学性质，因此，铈与稀土元素的分离是一项极为重要并具有挑战性的工作。

传统的稀土元素分离方法有分步结晶法、离子交换法、溶剂萃取法（艾拜都拉，高红艳.稀土元素的溶剂萃取分离[J].伊犁师范学院学报，2002（4）：89-91），其中，溶剂萃取法是现行的主要分离方法。分步结晶法利用氧化或还原反应分步沉淀，需要冗长复杂的结晶步骤；离子交换法只适用于浓度较低的稀土溶液；溶剂萃取用到的有机萃取剂毒性大，操作费时，强度大，且有些试剂昂贵，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铈与稀土元素分离方法。

本发明的铈与稀土元素分离方法包括以下步骤：

a.将铈与稀土元素的硝酸盐的混合溶液流过铋酸钠柱；

b.用硝酸溶液Ⅰ作淋洗液，硝酸溶液Ⅰ流过铋酸钠柱，将除铈以外的其他稀土元素淋洗下来，铋酸钠柱中仅保留铈；

c.用硝酸溶液Ⅱ作淋洗液，硝酸溶液Ⅱ流过铋酸钠柱，将铈淋洗下来，得到溶液A；

d.将溶液A流过TRU柱；

e.用硝酸溶液Ⅲ作淋洗液，硝酸溶液Ⅲ流过TRU柱，将溶液A中的钠淋洗下来；

f.用硝酸溶液Ⅳ作淋洗液，硝酸溶液Ⅳ流过TRU柱，将溶液A中的铈淋洗下来，得到硝酸铈溶液，完成铈的分离和纯化。

所述的铋酸钠柱中的NaBiO₃·2H₂O与120 μm SiO₂的质量比为1:20。

所述的步骤a中的铈与稀土元素的硝酸盐的混合溶液为市售的标准溶液，NaBiO₃·2H₂O与标准溶液中铈的质量比大于等于500:1。