任意组分两出口体系串级萃取静态优化设计研究

提出了任意组分体系溶剂萃取串级分离工艺的精确算法。并推导了溶剂萃取串级分离萃取平衡和物料平衡关系,给出了两端出口组分组成的最简通用计算公式,解决了静态算法设计的关键问题。利用萃取平衡和物料平衡关系进行静态递推,实现了任意组分体系静态精确设计。这一方法可以解决目前任意组分体系两出口串级分离的理论优化设计问题。     

多组份多出口稀土串级萃取静态优化设计研究(Ⅱ)静态程序设计及动态仿真验证

基于多组分多出口稀土串级萃取优化参数的静态设计算法, 设计了相应的计算程序, 采用该程序针对某稀土分离实例进行了静态参数计算, 并对最优化工艺参数进行了动态仿真验证. 结果表明, 采用该静态设计算法的软件在参数计算中运行快速、结果准确, 完全可满足萃取分离工艺的参数设计要求.     

多组份稀土体系串级萃取分离理论(Ⅰ)多组份稀土体系串级萃取分离的静态平衡出口级组成的计算

对多组份稀土体系串级萃取分离的静态平衡出口级组成计算进行了研究, 并给出了多组份稀土体系串级萃取分离的静态平衡出口级组成的计算公式, 利用本文给出的计算公式可以比较精确, 比较方便地计算出多组份稀土体系分离时出口级中各组份数的组成.     

串级萃取理论的发展历程及最新进展

20世纪70年代,徐光宪教授创建了串级萃取理论,建立了稀土串级萃取工艺的最优化参数计算方法。结合计算机技术,又建立了串级萃取工艺的静态参数设计和动态仿真计算技术,实现了工艺设计参数到工业规模生产应用的"一步放大"。近40年来,串级萃取理论及其计算方法始终引领和支撑着中国稀土分离技术的持续发展,同时,萃取工艺技术和装备的进步也不断地促进了该理论的丰富与完善。理论的适用范围由早期的恒定混合萃取比体系发展到非恒定混合萃取比体系,分离流程由两出口发展到三出口、多出口体系,并进一步发展为多入口、多出口的联动萃取工艺;串级萃取工艺的最优化参数计算方法也由两组份体系拓展至多组分分离体系,从单一工艺优化拓展到稀土全分离流程的整体优化。本文简要综述了串级萃取理论发展中的重要工作与应用情况,深入介绍了联动萃取工艺计算及流程优化等方面的最新进展及应用前景。     

多组分体系单级萃取平衡的Newton-Raphson算法

提出了一种多组分体系串级萃取动态仿真中的单级萃取平衡和物料计算的新同了有机相萃取量,水相洗涤量和混合萃取比等限制条件下两相组成关系的２λ元非线性方程组,构造以水相中某一组分的平衡含量为变量的目标函数,采用Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代求解,并以萃取平衡和物料平衡得到该级其它所有组分在两相的含量。     

基于神经网络的多元稀土萃取组分含量的软测量

提出了一种应用RBF神经网络建立多组分稀土萃取平衡模型的方法,通过与萃取过程物料平衡模型相结合给出了在线预测稀土申级萃取分离生产过程中各组分含量的软测量方法。通过现场操作运行实测数据的建模仿真验证,表明这种混合软测量方法是有效的。     

三出口萃取工艺静态平衡研究

三出口萃取工艺是在普通分馏萃取工艺中间级增开一个出口使之同时分离三个组份。采用这一工艺可大大简化多元体系分离流程,提高经济效益。本文根据恒定总萃取比体系的本出口萃取工艺中各组份的静态物料平衡,推导出四种三出口萃取工艺的极值公式。通过计算机静态模拟计算确定了Gd/Tb/Dy三出口萃取工艺参数,并通过试验验证了计算结果。     

P507体系反萃取条件对平衡负载稀土量的研究

P507-盐酸体系是目前应用最为广泛的稀土萃取分离体系.在用P507-盐酸体系分离含中重稀土的原料时,由于重稀土元素（Tm,Yb,Lu）难于完全反萃,使得长期使用后的空白萃取剂中仍负载一定量的重稀土（称为平衡负载）.在重稀土元素分离时,平衡负载甚至高达有机相正常负载的10%以上,严重影响了相关分离工艺的运行和实际分离效果.根据多组分萃取分离体系的萃取-反萃平衡和物料平衡关系,将平衡负载引入反萃取参数计算的物料平衡模型,对反萃过程进行了计算机仿真模拟,研究了反萃酸的相对流量、反萃级数等工艺条件对平衡负载量的影响.模拟结果表明,平衡负载随反萃级数和反萃酸流量的增大而减小;消除重稀土平衡负载、保证反萃完全需要较高的反萃酸耗和较长的反萃级数.在工业生产中,可根据实际分离需要选择相对经济的工艺条件,将平衡负载控制在合理的范围内.     

联动萃取分离流程设计理论的建立及其运用

稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离工艺流程的运行经济性不断提升。尤其是2000年后联动萃取分离工艺的出现,使得稀土萃取分离流程的酸碱消耗水平显著降低。联动萃取工艺在逐步成为中国稀土分离工业基本技术的同时,也极大促进了串级萃取理论的发展。近年,以邻级杂质比概念的提出和分析为基础建立了联动萃取分离流程设计理论,其中推导得到的系列理论公式可用于设计具有理论最小萃取量和最小洗涤量的多组份联动萃取全分离流程,无需通过动态模拟和静态计算即可实现。该理论方法也可用于非联动萃取流程优化工艺参数的计算。另外,理论公式推导和运用的同时也增进了对稀土萃取分离过程物料运行规律的理解。     

分馏萃取分离稀土的数学模拟—HEH(EHP)-煤油-HNO_3-(Sm-Gd)(NO_3)_3体系

进行了HEH(EHP)-煤油-HNO_3-(Sm-Gd)(NO_3)_3体系的萃取平衡实验与分馏萃取实验。串级实验得到了水相出口Sm的纯度为96.7％,有机相出口Gd的纯度>99％的结果。应用萃取平衡实验数据建立了计算简便、精度较高的半经验两相分配模型:?Hi_3~aXj_(i4)~aYj_(i5)~a(i,j=1,2)。给出了由各级平衡分配模型和物料衡算式组成的非线性方程组—一串级模型。介绍了模拟计算所用的矩阵解法及其FORTRAN程序,计算所得各级金属离子浓度、水相酸度、以及自由萃取剂浓度的分布与实验值符合程度较高。     

稀土萃取分离过程自动控制研究现状及发展趋势

在简要描述稀土萃取分离生产过程的基础上,综述了目前国内外稀土萃取分离过程中稀土元素成分在线检测的方法、装置及其应用现状;稀土串级萃取分离生产过程的计算机流程模拟以及稀土萃取生产过程的自动控制方法、技术及其应用现状.指出了稀土元素组分含量的软测量方法,以综合生产指标为目标的稀土萃取分离生产过程优化控制方法以及由生产过程管理系统和过程控制系统两层结构组成的稀土萃取分离生产过程综合自动化系统已成为稀土萃取分离生产过程自动化未来发展的方向.     

含不同价态的多组份体系萃取平衡算法研究

基于萃取平衡计算的计算机模拟是研究稀土分离工艺的重要手段,在实践中获得了成功应用。在实际稀土萃取分离过程中,除三价稀土离子外还存在着不同价态的其他离子,如Na+,Ca2+,Mg2+,Eu2+,Fe3+,Al3+,Ce4+,Th4+等。研究不同价态离子共存条件下的萃取平衡计算方法,对于研究实际萃取分离体系中非稀土元素及变价稀土元素的行为具有重要意义。本文从酸性萃取剂体系中n价阳离子的萃取平衡关系出发,推导出萃取平衡计算的多元方程组,并将其简化为一元方程后给出了抛物线逼近的数值求解方法。通过对数据实例的计算表明,算法收敛快速稳定,适用于含不同价态多组份体系的萃取平衡计算。     

稀土萃取分离流程的优化选择

溶剂萃取分离法是稀土分离的主要方法。稀土萃取分离的工艺包括溶剂萃取体系、工艺参数的优化选择[1-2]和分离流程的优化选择[3]。优化目的是减少消耗,降低成本。1　选择稀土分离流程的判别式用Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示单一稀土元素或多个稀土元素的组合,萃取次序为Ａ-Ｂ-Ｃ,其摩尔分数分别为ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ。βＡＢ为Ａ/Ｂ切割的分离系数,βＢＣ为Ｂ/Ｃ切割的分离系数。分离ＡＢＣ混合稀土的二出口流程有以下两种:流程Ｉ　　　　　　　流程ＩＩ选择Ａ/ＢＣ切割即选择流程Ｉ,选择ＡＢ/Ｃ切割即选择流程ＩＩ。显然,分离流程的优化选择实质上…     

环烷酸类载体液膜体系对金属离子传输机理的研究

本文先在大块液膜体系中以环已烷甲酸为载体,通过正交设计,系统地研究了各种因素对希土离子输送作用的影响规律。比较了相同条件下RE~(3+)(希土)同Na~+,NH_4~+、Ca~(2+)和Fe~(3+)等离子的输送作用。发现在适当条件下,无皂化的羧酸载体对RE~(3+)离子具有良好的输送效果,同时证实,羧酸输送RE~(3+)离子是通过三个H~+离子与一个RE~(3+)离子的交换,而当载体皂化时,皂化的载体直接与接收相H~+离子发生交换,从而降低了羧酸对RE~(3+)离子的输送和分离效果。 在大块液膜研究的基础上,建立了一个以无皂化的环烷酸为载体的乳状液膜体系,从模拟离子矿的硫酸铵浸出液中萃取希土,通过正交试验确定了最优的液膜萃取条件,希土萃取率达96％以上,富集度30～40倍。     

Preparative isolation and purification of hainanmurpanin,meranzin, and phebalosin from leaves of Murraya exotica L. using supercritical fluid extraction combined with consecutive high‐speed countercurrent chromatography

The objective of this study was to develop a consecutive preparation method for the isolation and purification of hainanmurpanin, meranzin, and phebalosin from leaves of Murraya exotica L. The process involved supercritical fluid extraction with CO₂, solvent extraction, and two‐step high‐speed countercurrent chromatography. Pressure, temperature, and the volume of entrainer were optimized as 27 MPa, 52°C, and 60 mL by response surface methodology in supercritical fluid extraction with CO₂, and the yield of the crude extracts was 7.91 g from 100 g of leaves. Subsequently, 80% methanol/water was used to extract and condense the three compounds from the crude extracts, and 4.23 g of methanol/water extracts was obtained. Then, a two‐step high‐speed countercurrent chromatography procedure was developed for the isolation of the three target compounds from methanol/water extracts, including conventional high‐speed countercurrent chromatography for further enrichment and consecutive high‐speed countercurrent chromatography for purification. The yield of concentrates from high‐speed countercurrent chromatography was 2.50 g from 4.23 g of methanol/water extracts. Finally, the consecutive high‐speed countercurrent chromatography produced 103.2 mg of hainanmurpanin, 244.7 mg of meranzin, and 255.4 mg of phebalosin with purities up to 97.66, 99.36, and 98.64%, respectively, from 900 mg of high‐speed countercurrent chromatography concentrates in one run of three consecutive sample loadings without exchanging a solvent system.     

Solvent extraction kinetics of rare earth elements

The kinetics of solid-liquid extraction of rare earth elements (RE) (La, Ce, Sm, Dy and Yb) were studied with 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN) at 60 degrees C using paraffin wax as a diluent. The rate of extraction is first order with respect to metal ion and hydrogen ion in the aqueous phase and second order with respect to the extractant in the organic phase. The rate-determining step is the formation of an [RE(PAN)(2)](+) complex between RE(3+) and PAN in the aqueous phase. The rate constant for the extraction was found to be about 10(11) 1 mol(-1) s(-1). The temperature dependence of extraction rate was determined and the activation parameters were calculated.     

Online hyphenation of extraction,Sephadex LH‐20 column chromatography,and high‐speed countercurrent chromatography: A highly efficient strategy for the preparative separation of andrographolide from Andrographis paniculata in a single step

A novel isolation strategy, online hyphenation of ultrasonic extraction, Sephadex LH‐20 column chromatography combined with high‐speed countercurrent chromatography, was developed for pure compounds extraction and purification. Andrographolide from Andrographis paniculata was achieved only in a single step purification protocol via the present strategy. The crude powder was ultrasonic extracted and extraction was pumped into Sephadex LH‐20 column directly to cut the nontarget fractions followed by the second‐dimensional high‐speed countercurrent chromatography, hyphenated by a six‐port valve equipped at the post‐end of Sephadex LH‐20 column, for the final purification. The results yielded andrographolide with the amount of 1.02 mg and a purity of 98.5% in a single step, indicating that the present method is effective to harvest target compound from medicinal plant.