使用负载的膜溶剂萃取分离稀土元素.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114980990A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202080093891.3(51)Int.Cl.(22)申请日2020.01.21B01D11/04(2006.01)B01D69/08(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日C22B3/26(2006.01)2022.07.20C22B59/00(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2020/0143632020.01.21(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/150208EN2021.07.29(71)申请人UT-巴特勒有限公司地址美国田纳西州(72)发明人R·R·巴维S·Z·伊斯拉姆V·德什曼内(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司72001专利代理师李进梅黎权利要求书2页说明书6页附图15页(54)发明名称使用负载的膜溶剂萃取分离稀土元素(57)摘要提供了用于回收和分离稀土元素(REE)的系统和方法。所述系统和方法包括REE的负载的膜溶剂萃取和已经从废永磁体和其它电子废物回收的轻REE和重REE的分离。在负载的膜溶剂萃取中，由萃取剂和有机溶剂组成的有机相固定在中空纤维的孔中。水性进料溶液和汽提溶液分别沿中空纤维的壳侧和内腔侧流动。萃取剂起到载体的作用，以选择性地将某些稀土金属离子从进料侧输送到汽提侧。稀土金属同时反萃取到汽提溶液中，使得处理连续进行而没有平衡限制。CN114980990ACN114980990A权利要求书1/2页1.用于分离稀土元素的方法，所述方法包括：将基本上纯的稀土元素氧化物的预混合物引入到含有酸的液体中，从而获得含有第一稀土元素和第二稀土元素的水性进料溶液；提供多个中空纤维，每个中空纤维包括与壳侧间隔开的内腔侧以在它们之间限定膜，所述膜包括分散在其中的多个孔；用有机相预浸渍所述多个中空纤维中的每一个的所述膜的所述多个孔，所述有机相包括有机溶剂和萃取剂；使所述多个中空纤维的所述内腔侧或所述壳侧中的一个与含有一定浓度的所述第一稀土元素和一定浓度的所述第二稀土元素的所述水性进料溶液接触；和使所述多个中空纤维的所述内腔侧或所述壳侧中的另一个与汽提溶液接触，其中所述第一稀土元素同时从所述有机相中反萃取到所述汽提溶液中，并且所述第二稀土元素已保留在所述水性进料溶液中，使得所述第一稀土元素在所述汽提溶液中的浓度大于在所述水性进料溶液中的浓度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预混合物包括镝的氧化物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预混合物包括钕的氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述预混合物包括镨的氧化物。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括主动地将所述水性进料溶液的pH保持在0‑2.0之间。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机溶剂和所述萃取剂包括1:1至3:1之间的体积比，或任何其它组合。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述有机溶剂包括异链烷烃、磷酸三丁酯、二甲苯、己烷、辛醇或煤油，并且所述萃取剂是螯合萃取剂。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述汽提溶液包括硝酸、盐酸或硫酸。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二稀土元素在所述汽提溶液中的浓度保持小于5重量%。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个中空纤维限定10‑1000nm的平均孔径。11.用于分离稀土元素的方法，所述方法包括：提供包括第一稀土元素和第二稀土元素的进料溶液，所述进料溶液的pH在0‑2.0之间；提供包括多个中空纤维的膜模块，所述多个中空纤维包括与壳侧间隔开的内腔侧以在它们之间限定膜，所述膜包括分散在其中的多个孔；用有机相预浸渍所述多个中空纤维中的每一个的所述膜的所述多个孔，所述有机相包括有机溶剂和萃取剂；沿着所述多个中空纤维的所述内腔侧或所述壳侧中的一个再循环连续流速的所述进料溶液；和沿着所述多个中空纤维的所述内腔侧或所述壳侧中的另一个再循环连续流速的汽提溶液，其中所述第一稀土元素从所述有机相中反萃取到所述汽提溶液中，并且所述第二稀土元素已保留在所述进料溶液中。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一稀土元素是镝，并且所述第二稀土元素是钕或镨。2CN114980990A权利要求书2/2页13.根据权利要求11所述的方法，其中提供所述进料溶液包括将基本上纯的Nd2O3、Pr2O3和Dy2O3的混合物溶解在无机酸中。14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括主动地将所述进料溶液的pH保持在0‑2.0之间。15.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机溶剂和所述萃取剂包括1:1至3:1之间的体积比。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述有机溶剂包括异链烷烃、磷酸三丁酯、二甲苯、己烷、辛醇或煤油，并且所述萃