分离提纯稀土元素的方法应用较广泛的是溶剂萃取法。现如今,越来越来多的萃取剂被研究开发出来,P204和P507仍是最常见的。P204价格低,同时在酸性介质中其萃取性能优于P507,但因其反萃酸度高,对稀土离子反萃困难,使其应用严重受阻。本文提出将TBP、P350、正辛醇三种空间位阻较大的添加剂加入到P204中,通过对萃取剂改性或者改变其萃取环境,改善P204对稀土离子反萃困难,反萃酸度高的问题。主要研究内容及结果如下:(1)进行了P204-TBP、P204-P350、P204-正辛醇萃取体系对钕、钆离子的萃取条件探索研究,包括振荡时间、离子浓度、盐酸浓度、相比、添加剂含量等因素,并与单独P204萃取体系萃取率的大小进行比较,得出萃取率顺序为P204>P204-TBP>P204-P350>P204-正辛醇。最优萃取条件为,CNd3+/Gd3+=0.1mol/L,相比(O/A)=1∶1,P204体积分数35%,振荡时间9min。(2)进行了P204-TBP、P204-P350、P204-正辛醇萃取体系对钕、钆离子的分配比和分离系数的研究。得出分配比与稀土离子浓度、盐酸浓度、添加剂含量呈反比关系,与相比呈正比关系。同条件下,钆离子分配比大于钕离子,属于正序萃取。βGd/Nd随离子浓度、盐酸浓度、添加剂含量的增加而减小,离子浓度增加,各组分的分配比减小,氢离子浓度增大,阻碍阳离子交换反应的进行,添加剂含量增加,导致萃取剂得到改性加上萃取外环境改变,减弱稀土离子与萃取剂配位的能力。P204-TBP分离效果较好,最大分离系数为4,最佳分离条件是CNd3+/Gd3+=0.1mol/L,相比(O/A)=1∶1,振荡时间5min。(3)进行了P204-TBP、P204-P350、P204-正辛醇萃取体系对钕、钆离子的反萃性能研究,并和P204体系作比较。实验得出P204以及P204-TBP、P204-P350、P204-正辛醇萃取体系的反萃率与时间成正比,15min后达到平衡。随反萃酸浓度增大,各萃取体系对钕离子的反萃率在低酸度下即达到平衡,钆离子所需反萃酸较高,反萃率同条件下小于钕离子。添加剂的加入均使得反萃率比P204的高,添加剂含量的增加,使得P204-TBP体系反萃率显著升高,P204-TBP的反萃性能均优于其他萃取体系,对钕、钆的反萃率分别达到了95%和90%,远高于单独的P204反萃体系。(4)筛选出最优萃取体系P204-TBP,并对其进行萃取机理探究以及热力学分析。红外光谱以及lgD-p H、lgD-lg[P204]、lg D-lg[TBP]的斜率法发现,P204-TBP体系属于阳离子交换反应,TBP会与P204形成分子间氢键,使P204萃取剂得到改性,加上空间位阻效应,使得反萃率大大提高,同时减小反萃酸浓度。