本发明属于稀土湿法冶金领域和离子液体萃取技术领域，具体涉及一种采用离子液体微乳液萃取酸性溶液中轻稀土元素的方法。
背景技术：
稀土元素是元素周期表中第ⅲb族，原子序数由57～71的镧系元素以及钇、钪共17个元素的总称。稀土因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于冶金工程、航天航空、电子信息、石油化工、环境保护等领域。是现代高技术产业和国防尖端武器等领域不可或缺的关键材料。
稀土元素的分离方法主要有分级结晶法、分步沉淀法、离子交换色层法、萃取色层法、溶剂萃取法等。相对于其他萃取方法，溶剂萃取法因处理量大，连续生产在实际生产上具有明显优势。但常规溶剂萃取通常萃取率低，萃取时间长，反萃取以致造成二次污染是不可避免的，并且溶剂萃取易出现第三相等问题。微乳液一般是由有机溶剂、水、表面活性剂(有时添加助表面活性剂)组成的各向同性、透明、热力学稳定的分散体系。在金属离子提取分离方面显示了很好的前景。在提取分离金属离子所用的微乳液系必须是winsorⅱ型，即w/o微乳液与水相的二相平衡体系。与传统的溶剂萃取相比，微乳液具有纳米级球状结构、快速的聚结分离速度及较高的增溶能力等特殊的性质。
离子液体是指在室温或室温附近温度下呈液态的仅由离子组成的物质，组成离子液体的阳离子一般为有机阳离子，阴离子可为无机阴离子或有机阴离子。它是近年来在绿色化学框架下发展起来的全新介质和软功能材料，具有熔点低、液态温度范围宽、不易挥发、溶解能力强、可设计性、电化学窗口宽等独特性质。
技术实现要素：
本发明的目的是加入离子液体后不仅存在微乳液的各项优点，还会代替微乳液中的有机溶剂用量，从而改善对环境的影响，提供一种采用离子液体微乳液萃取酸性溶液中轻稀土元素的方法。目的是通过液-液萃取将稀土元素从酸性溶液中转移到离子液体中，通过离心分离，实现稀土从水溶液中的提取。
一种离子液体微乳液萃取体系，所述离子液体微乳液是由表面活性剂、助表面活性剂、有机溶剂、萃取剂、离子液体、水相按照75：50：75：18：4.5：14.2的质量比混合而成，所述水相为盐酸；所述表面活性剂为op-4与op-7混合而成，其中op-4与op-7质量比为3：2。
本发明中相比o/a指的是有机相与水相的体积比，本发明中指离子液体微乳液与轻稀土原料液的体积比。
本发明中配制离子液体微乳液体系，以op-4和op-7为表面活性剂，op-4与op-7质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与助表面活性剂质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与有机溶剂质量比为1：1，op-4与离子液体质量比为10：1，op-4与萃取剂质量比为2.5：1，水相盐酸占据整个体系的质量比为6％。
本发明中op-4的全称为壬基酚聚氧乙烯(4)醚，op-7的全称为壬基酚聚氧乙烯(7)醚，为商业购得。
优选地，所述助表面活性剂为苯甲醇或正戊醇。
优选地，所述有机溶剂为煤油。
优选地，所述萃取剂为二(2-乙基己基)磷酸或2-乙基已基膦酸单2-乙基已基酯。
优选地，所述离子液体为1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。
本发明中二(2-乙基己基)磷酸以下简称p204，2-乙基已基膦酸单2-乙基已基酯以下简称p507。
本发明中1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，以下简写[omim]bf4。
优选地，所述盐酸的浓度为2～6mol/l。
本发明的另一目的是提供一种上述的离子液体微乳液萃取酸性溶液中轻稀土元素的方法，所述方法为将上述离子液体微乳液与轻稀土原料液以o/a为1:2～1:8的比例进行混合，于振荡器中萃取，振荡器的转速为200～400r/min，萃取时间5～30min，萃取温度25～45℃；萃取完成后，经离心分离得到负载稀土的有机相和萃余液，离心转速为1000～2000r/min，离心时间为5～10min；所述轻稀土原料液为轻稀土浓度为0.001～0.1mol/l，ph为1～5的溶液。
优选地，所述轻稀土原料液为氯化稀土溶液、硝酸稀土溶液或硫酸稀土溶液。
优选地，所述轻稀土元素为la、ce、pr或nd，在萃取完成后负载稀土的有机相中以离子形式存在。
本发明中负载稀土的有机相与水相(萃余液)都会有稀土离子，水相的稀土离子越少，负载稀土的有机相中稀土离子越多，萃取率越高。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
由离子液体组成的微乳液既有离子液体的特性，又有微乳液的性质。不仅能减少微乳液中有机溶剂造成的挥发性大，毒性强，易对环境造成污染等问题，还能解决离子液体黏度大的弊端。
由于离子液体不易挥发、离子迁移率高、化学性质稳定、易于循环使用等优点，构筑离子液体微乳液极大的拓展了微乳液的应用范围，可应用在制备功能性纳米材料、医药和萃取分离领域。本发明把离子液体加入到微乳液中，能够代替有机相或其他的成分，从而有效弥补了使用传统有机溶剂造成的工艺复杂、有机相损失和环境污染等问题，是一种绿色环境友好和经济效益好的稀土萃取工艺。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明工艺过程中，萃取和分离过程完成后，萃余液溶液中稀土浓度可参照gb/t14635-2008稀土金属及其化合物化学分析方法，通过edta滴定法测定，离子液体微乳液中的稀土浓度可通过差减法得到。
稀土的萃取率e按下式计算：
式中ct、ce为萃取前、后水相中的稀土浓度，mol/l。
实施例1
配制离子液体微乳液体系，以op-4和op-7为表面活性剂，op-4与op-7质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与助表面活性剂苯甲醇质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与煤油质量比为1：1，op-4与[omim]bf4质量比为10：1，op-4与p204质量比为2.5：1，水相盐酸占据整个体系的质量比为6％，盐酸的浓度为6mol/l；
称取0.3714g的氯化镧七水，放入烧杯中加水溶解，加盐酸调节ph，再定容到100ml容量瓶中，配制成浓度为0.01mol/l，ph为3的轻稀土原料液la3+溶液，为本实施例的轻稀土原料液；
将上述轻稀土原料液与离子液体微乳液混合进行萃取，相比o/a为1:2，即为离子液体微乳液与轻稀土原料液的体积比为1:2。于振荡器中萃取，振荡器的转速为200r/min，萃取时间15min，萃取温度25℃。萃取完成后，混合溶液经离心分离得到负载稀土有机相和萃余液，离心转速为2000r/min，离心时间为5min。测定水相稀土浓度，经计算，萃取率为86.36％。
实施例2
配制离子液体微乳液体系，以op-4和op-7为表面活性剂，op-4与op-7质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与助表面活性剂苯甲醇质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与煤油质量比为1：1，op-4与[omim]bf4质量比为10：1，op-4与p204质量比为2.5：1，水相盐酸占据整个体系的质量比为6％，盐酸的浓度为6mol/l；
称取0.0373g的氯化铈七水，放入烧杯中加水溶解，加盐酸调节ph，再定容到100ml容量瓶中，配制成浓度为0.001mol/l，ph为3的ce3+溶液，为本实施例的轻稀土原料液；
将上述轻稀土原料液与离子液体微乳液混合进行萃取，相比o/a为1:4，即为离子液体微乳液与轻稀土原料液的体积比为1:4。于振荡器中萃取，振荡器的转速为300r/min，萃取时间15min，萃取温度35℃。萃取完成后，混合溶液经离心分离得到负载稀土有机相和萃余液，离心转速为2000r/min，离心时间为5min。测定水相稀土浓度，经计算，萃取率为90.1％。
实施例3
配制离子液体微乳液体系，以op-4和op-7为表面活性剂，op-4与op-7质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与助表面活性剂苯甲醇质量比为3：2，表面活性剂(op-4和op-7)与煤油质量比为1：1，op-4与[omim]bf4质量比为10：1，op-4与p204质量比为2.5：1，水相盐酸占据整个体系的质量比为6％，盐酸的浓度为6mol/l；
称取0.0168g的氧化钕，往含有氧化钕的烧杯中加水和16mol/l的硝酸，并放入水浴锅中加热充分搅拌使其溶解，加分析纯氨水调节ph，再定容到100ml容量瓶中，配制成nd3+浓度为0.001mol/l，ph为4的nd3+溶液，为本实施例的轻稀土原料液；
将上述轻稀土原料液与离子液体混合进行萃取，相比o/a为1:4，即为离子液体微乳液与轻稀土原料液的体积比为1:4。于振荡器中萃取，振荡器的转速为300r/min，萃取时间15min，萃取温度35℃。萃取完成后，混合溶液经离心分离得到负载稀土有机相和萃余液，离心转速为2000r/min，离心时间为10min。测定水相稀土浓度，经计算，萃取率为77.14％。