离子交换法分离稀土元素

6.2 离 子 交 换 法 分 离 稀 土 元 素6.2.1 离 子 交 换 法 的 基 本 概 念离 子 交 换 法 是 稀 土 元 素 分 离 、 制 备 单 一 稀 土 元 素 的 重 要 方法 。 是 稀 土 元 素 分 离 和 分 析 的 重 要 手 段 。 离 子 交 换 色 层 技 术 是 以 离 子 交 换 树 脂 （ 阳 离 子 交 换 树 脂或 阴 离 子 交 换 树 脂 ） 为 固 定 相 ， 含 有 稀 土 离 子 的 溶 液 或 淋洗 液 为 流 动 相 的 。 离 子 交 换 反 应 发 生 在 树 脂 和 溶 液 之 间 。通 过 树 脂 上 的 功 能 基 可 解 离 离 子 与 溶 液 中 电 荷 相 同 的 离 子进 行 异 相 交 换 反 应 ：通 过 上 述 反 应 溶 液 中 离 子 被 吸 附 在 树 脂 上 。 吸 附 在 树 脂 上 的离 子 亦 可 被 溶 液 中 电 荷 相 同 的 其 它 离 子 置 换 而 解 吸 下 来 ： (RSO3)3RE + 3H+ 3RSO3H + RE3+ 3RSO3H(阳 离 子 交 换 树 脂 ) + RE3+ (RSO3)3RE + 3H+ 所 以 离 子 交 换 反 应 是 可 逆 的 平 衡 反 应 ， 也 是 非 均 相 反 应 ，因 此 具 有 非 均 相 反 应 的 特 点 。（ 1） 离 子 交 换 反 应 步 骤树 脂 和 溶 液 中 的 离 子 交 换 反 应 ， 包 括 如 下 五 个 步 骤 ：A、 溶 液 中 的 离 子 向 树 脂 表 面 扩 散 ， 通 过 围 绕 树 脂 表 面 的 液体 薄 膜 交 界 层 ， 达 到 树 脂 表 面 。B、 到 达 树 脂 表 面 的 离 子 进 入 树 脂 的 交 换 网 孔 内 ， 在 树 脂 颗粒 内 部 扩 散 。C、 扩 散 进 入 树 脂 颗 粒 内 部 的 离 子 与 树 脂 中 可 交 换 离 子 （ 功能 基 的 可 理 解 的 离 子 ） 发 生 交 换 反 应 。 D、 被 交 换 下 来 的 离 子 在 树 脂 交 联 网 孔 内 向 树 脂 表 面 扩 散 。E、 被 交 换 下 来 的 离 子 从 树 脂 表 面 向 溶 液 中 扩 散 。上 述 五 个 步 骤 中 的 A、 B、 D和 E均 为 扩 散 过 程 ， C是 离 子 交 换过 程 。 一 般 来 说 ， 无 机 离 子 交 换 反 应 是 较 快 的 ， 因 此 总 的 离子 交 换 过 程 受 扩 散 过 程 控 制 。（ 2） 离 子 交 换 平 衡当 离 子 交 换 反 应 中 离 子 的 吸 附 速 度 和 解 吸 速 度 相 等 时 ， 交 换反 应 达 到 平 衡 ： 3RSO 3H(阳 离 子 交 换 树 脂 ) + RE3+ (RSO3)3RE + 3H+吸 附解 吸其 平 衡 常 数 为 ： 33 3 3 33RSO RE HK RSO H RE 平 衡 常 数 决 定 溶 液 中 离 子 的 性 质 和 树 脂 的 类 型 。 它 的 大 小可 表 示 树 脂 对 离 子 的 吸 附 能 力 或 选 择 性 。2.选 择 系 数 和 树 脂 的 选 择 性为 了 比 较 树 脂 对 各 种 离 子 的 吸 附 能 力 ， 一 般 以 氢 型 树 脂 和溶 液 中 离 子 的 交 换 能 力 作 比 较 ， 其 表 观 平 衡 常 数 为 ：nRSO3H + Mn+ (RSO3)nM +nH+ 33 nn n nRSO M HK RSO H M 它 表 示 平 衡 时 氢 型 树 脂 和 溶 液 中 离 子 的 浓 度 关 系 ， 即 各 离 子从 树 脂 中 置 换 出 H+的 能 力 ， 即 选 择 系 数 ， 以 符 号 KM-H表 示 ： 33 nnM H n nRSO M HK RSO H M 为 了 比 较 树 脂 对 不 同 价 态 离 子 的 吸 附 能 力 ， 可 把 上 式 改 为 ：RSO3H +1/n Mn+ 1/n(RSO3)nM +H+ 13 13 nnM n H nnRSO M HK RSO H M 选 择 系 数 可 表 示 树 脂 的 选 择 性 ， 选 择 系 数 越 大 ， 树 脂 对 金 属 离子 的 选 择 性 越 强 。 树 脂 对 各 种 金 属 离 子 选 择 性 强 弱 的 原 因 还 不十 分 清 楚 。 强 酸 阳 树 脂 对 金 属 离 子 的 差 异 可 用 树 脂 和 金 属 的 相互 作 用 以 及 金 属 离 子 和 水 的 相 互 作 用 来 解 释 。 金 属 离 子 与 树 脂 的 作 用 是 静 电 引 力 作 用 ， 作 用 力 的 大 小 与金 属 离 子 在 溶 液 中 的 有 效 半 径 成 反 比 。 所 以 有 效 半 径 小 、电 荷 多 的 金 属 离 子 ， 相 对 来 说 ， 树 脂 对 其 作 用 力 要 大 ， 吸附 能 力 要 强 。金 属 离 子 对 树 脂 相 对 亲 合 力 的 大 小 有 如 下 几 条 经 验 规 律 ：（ 1） 在 常 温 、 稀 溶 液 中 ， 阳 树 脂 对 金 属 离 子 的 亲 合 力 ： 离子 电 荷 高 的 。 亲 合 力 大 ， 如 Th4+RE3+Ca2+H+离 子 的 有 效 半 径 小 的 ， 则 亲 合 力 也 大 ， 如 三 价 稀 土 离 子 的 半 径 随La 3+ Lu3+减 小 ， 但 它 们 的 水 合 离 子 半 径 则 从 La3+ Lu3+而增 大 ， 树 脂 对 它 们 的 亲 合 力 则 随 La3+ Lu3+而 减 小 。 （ 2） 对 于 H+或 H3O+来 说 ， 阳 离 子 交 换 树 脂 对 其 亲 合力 与 树 脂 功 能 基 的 酸 性 强 弱 有 关 ， 如 羧 酸 型 阳 离 子 交 换树 脂 （ 弱 酸 型 的 ） 对 H+的 吸 附 能 力 强 ， 其 吸 附 次 序 为 ： H+Fe3+Al3+ Ca2+ Mg2+K+ Na+磺 酸 型 阳 离 子 交 换 树 脂 （ 强 酸 型 的 ） 对 H+的 吸 附 能 力 弱 ，其 吸 附 次 序 为 ：Fe 3+Al3+ Ca2+ Mg2+K+ Na+ H+（ 3） 在 常 温 、 稀 溶 液 中 ， 阴 离 子 交 换 树 脂 的 选 择 性 与 银离 子 电 荷 、 水 合 半 径 以 及 它 们 所 形 成 的 酸 性 有 关 。 对 于 强碱 性 阴 树 脂 来 说 ， 其 吸 附 次 序 ： SO42- NO3- Cl- F- HCO3- HSiO3- 对 于 弱 碱 阴 树 脂 来 说 ， 其 吸 附 能 力 ： OH-SO43- NO3-PO4-Cl-HCO3-(4)在 高 温 、 非 水 溶 液 或 浓 溶 液 中 ， 树 脂 对 离 子 的 亲 合力 不 遵 守 上 述 规 律 。3.分 配 比 和 分 离 因 素分 配 比 是 具 有 实 际 意 义 的 参 数 。 它 是 离 子 交 换 达 到 平 衡 时 ，离 子 在 树 脂 中 的 总 浓 度 和 在 溶 液 中 的 总 浓 度 的 比 值 ， 不 考 虑离 子 在 树 脂 和 液 相 中 的 状 态 ， 分 配 比 是 ： 3 33RSO RED RE 树 脂 中 离 子 的 毫 摩 尔 数每 克 树 脂 中 离 子 的 浓 度 干 树 脂 的 克 数溶 液 中 离 子 的 毫 摩 尔 数每 毫 升 溶 液 中 离 子 的 浓 度 溶 液 的 毫 升 数 分 配 比 的 单 位 是 毫 升 /克 ， 分 配 比 是 衡 量 树 脂 对 离 子 吸 附能 力 的 参 数 。分 配 比 与 选 择 系 数 的 关 系 可 表 示 为 ： 33 33 33 RE HRSO RE RSO HD KRE H 选 择 系 数 越 大 ， 分 配 比 也 越 大 。 分 配 比 还 与 溶 液 中 H+浓 度 成正 比 。 H+浓 度 越 大 ， 分 配 比 越 小 。分 离 因 素 是 两 个 元 素 的 分 配 比 的 比 值 ， 是 衡 量 离 子 交 换 色 层分 离 两 个 元 素 的 分 离 效 果 的 参 数 。 分 离 因 素 可 表 示 为 ： BB A A B B ABDD A A BA 对 于 相 邻 的 两 稀 土 元 素 来 说 ， 其 分 离 因 素 ：1 3 31 13 3 1Z Z Z Z ZRE RE ZZ ZRE RE KKRE RE KZ+1、 KZ表 示 相 邻 两 稀 土 元 素 的 选 择 稀 疏 ， 由 于 相 邻 稀 土 元素 的 性 质 十 分 相 似 ， 树 脂 对 它 们 的 吸 附 能 力 虽 有 差 别 ， 但分 配 比 仍 十 分 接 近 ， 值 接 近 于 1。表 6-7相 邻 稀 土 元 素 的 分 离 因 素因 此 相 邻 稀 土 元 素 在 离 子 交 换 色 层 分 离 中 ， 单 以 稀 土 粒 子 在 树 脂 上 的 吸 附 过 程 是 难 以 分 离 的 ， 必 须 有 赖 于 解 吸 过 程 中 的 淋 洗作 用 。 1.032Yb-Lu 1.421.0011.0201.0011.0091.0111.012 K-NaEr-TmDy-HoGd-TbSm-EuPr-NdLa-Ce离 子 对 1ZZRERE 4.离 子 交 换 色 层 法 分 离 稀 土 元 素 的 过 程离 子 交 换 色 层 法 常 采 用 离 子 交 换 柱 ， 以 动 态 交 换 进 行元 素 分 离 ， 它 主 要 包 括 二 个 过 程 ：（ 1） 树 脂 的 吸 附 ： 将 混 合 稀 土 溶 液 以 适 当 的 流 速 通 过 树 脂柱 ， 离 子 在 树 脂 柱 上 自 上 而 下 的 进 行 交 换 而 被 吸 附 。 一 般在 待 分 离 的 离 子 吸 附 前 ， 树 脂 要 进 行 转 型 ， 以 适 应 要 分 离离 子 的 吸 附 和 解 吸 。（ 2） 淋 洗 ： 将 淋 洗 剂 以 适 当 的 流 速 通 过 树 脂 柱 ， 由 于 淋 洗剂 的 作 用 ， 吸 附 在 树 脂 上 的 离 子 被 解 吸 下 来 ， 以 便 得 到 所需 的 产 品 ， 并 使 树 脂 再 生 ， 可 循 环 使 用 ； 淋 洗 剂 一 般 是 含有 络 合 剂 的 溶 液 ， 因 此 在 淋 洗 过 程 中 ， 由 于 络 合 剂 对 金 属离 子 的 络 合 能 力 不 同 ， 往 往 加 大 了 相 邻 稀 土 元 素 的 分 离 因素 ， 而 是 稀 土 得 到 有 效 的 分 离 。 所 以 淋 洗 过 程 是 离 子 交 换 分 离 色 层 技 术 的 一 个 重 要 步 骤 。 6.2.2 离 子 交 换 色 层 的 类 型 及 其 应 用在 稀 土 元 素 分 离 方 面 ， 离 子 交 换 色 层 的 淋 洗 色 层 和 置 换 色层 都 有 重 要 意 义1.淋 洗 色 层淋 洗 色 层 又 分 为 阳 离 子 淋 洗 色 层 和 阴 离 子 淋 洗 色 层（ 1） 阳 离 子 淋 洗 色 层 ： 其 特 点 是 树 脂 作 用 与 淋 洗 剂 相 同 的 电 解质 溶 液 进 行 处 理 。 直 到 树 脂 上 的 阳 离 子 被 完 全 交 换 下 来 ， 再 把 小量 的 样 品 （ 溶 液 ） 加 到 树 脂 中 ， 然 后 用 大 量 的 淋 洗 剂 进 行 淋 洗 的一 种 色 层 技 术 。 它 能 将 样 品 中 的 成 份 完 全 地 分 离 开 来 ， 所 以 它 不但 用 于 单 一 稀 土 的 制 备 ， 也 广 泛 用 于 稀 土 元 素 的 定 量 分 析 上 。A、 分 离 因 素 ： 在 吸 附 过 程 中 ， 相 邻 一 对 稀 土 元 素 的 分 离 因 素 ： 1 2 3 31 23 32 1RE RE RE RERE RE 由 于 各 对 相 邻 稀 土 元 素 的 分 离 因 素 ， 因 此 要 通 过吸 附 过 程 的 分 离 作 用 使 稀 土 元 素 分 离 是 极 难 的 。1 在 淋 洗 过 程 中 ， 由 于 淋 洗 剂 的 络 合 作 用 ， 溶 液 中 存 在着 稀 土 离 子 与 络 合 剂 的 络 合 平 衡 ：RE13+ + Y3- RE1Y 1 13 31REY REYK RE Y RE23+ + Y3- RE2Y 2 23 32RE Y RE YK RE Y 21 2 13 3 3 3 31 2 2 1 23 3 3 3 32 1 1 2 1 11 REYRE RE REYRE RE REY RE RE K YRE RE REY RE RE K Y 因 为 不 存 在 络 合 剂 时 ， 相 邻 稀 土 元 素 的 分 离 因 素 接 近于 1， 故 ： 21 2 1 3311 REYRE RE REYK YK Y 可 以 看 出 ， 在 络 合 剂 存 在 时 ， 相 邻 稀 土 元 素 的 分 离 因 素 与稀 土 络 合 物 的 稳 定 常 数 和 络 合 剂 的 银 离 子 浓 度 有 关 。 当 所形 成 的 络 合 物 稳 定 常 数 较 大 时 ， 分 离 因 素 还 可 近 似 地 表 示为 ： 2 1 2 1RE YRE RE REYKK 因 此 络 合 物 稳 定 常 数 的 差 异 将 决 定 相 邻 稀 土 元 素 的 分 离 因 素 ， 所以 选 择 使 相 邻 稀 土 元 素 的 络 合 物 稳 定 常 数 差 异 较 大 的 络 合 剂 为 淋洗 剂 时 ， 就 有 可 能 使 相 邻 稀 土 元 素 得 到 分 离 。 因 此 络 合 剂 的 选 择对 相 邻 稀 土 元 素 分 离 来 说 是 十 分 重 要 的 。 B、 淋 洗 剂最 早 用 于 淋 洗 色 层 的 淋 洗 剂 是 柠 檬 酸 ， 以 后 发 现 羟 基 乙 酸 、乳 酸 、 酒 石 酸 、 磺 基 水 杨 酸 、 三 磷 酸 钠 等 均 可 用 于 稀 土 元素 分 离 的 淋 洗 剂 。 其 中 -羟 基 异 丁 酸 盐 、 乳 酸 盐 等 是 较好 的 淋 洗 剂 ， 普 遍 的 用 于 稀 土 元 素 分 离 分 析 中 ， 而 且 乙 酸盐 已 作 为 镨 -钕 混 合 物 分 离 的 淋 洗 色 层 的 淋 洗 剂 。C、 淋 洗 色 层 分 离 稀 土 元 素 的 一 般 原 理在 淋 洗 过 程 中 ， 体 系 主 要 存 在 如 下 平 衡 ： 稀 土 离 子 与 络 合 剂的 络 合 平 衡 、 稀 土 离 子 在 树 脂 上 吸 附 和 解 吸 平 衡 与 稀 土 络 合物 和 树 脂 上 的 另 一 稀 土 离 子 的 交 换 平 衡 等 。 当 淋 洗 剂 开 始 流入 吸 附 有 混 合 稀 土 RE 1和 RE2的 树 脂 层 时 ， 与 淋 洗 剂 形 成 较 稳定 络 合 物 的 RE2离 子 先 进 入 溶 液 ， 另 一 稀 土 离 子 RE1后 进 入 溶液 ， 其 反 应 为 ： 32 4 2 4331 4 1 43 33RE NH Y RE Y NHRE NH Y REY NH 随 着 淋 洗 腋 下 流 ， 离 子 交 换 柱 中 稀 土 离 子 继 续 进 行 交 换 ，淋 洗 液 中 不 稳 定 的 络 合 物 与 树 脂 上 生 成 稳 定 络 合 物 的 离 子进 行 交 换 ， 前 者 取 代 了 后 者 在 交 换 柱 上 的 位 置 ：3 31 2 1 2REY RE RE RE Y 而 使 后 者 形 成 络 合 物 进 入 淋 洗 液 。 这 样 ， 在 每 一 次 交 换平 衡 后 ， RE23+在 溶 液 中 产 生 微 小 的 富 集 。 当 上 述 络 合 物的 稳 定 性 不 大 时 ， 淋 洗 下 来 的 络 合 物 还 能 与 未 负 荷 的 树脂 进 行 交 换 反 应 ， RE3+重 新 被 吸 附 ： 32 4 2 4 331 4 1 4 333RE Y NH RE NH YREY NH RE NH Y 因 而 上 述 反 应 在 淋 洗 过 程 中 重 复 进 行 。 结 果 使 形 成 稳 定 络 合 物 的 离子 富 集 在 最 初 收 集 的 流 出 液 中 ， 而 形 成 不 太 稳 定 的 络 合 物 离 子 富 集在 后 收 集 的 溶 液 中 ， 这 样 两 个 元 素 就 得 到 了 分 离 。 当 条 件 适 宜 时 ，再 先 流 出 的 离 子 全 收 集 后 ， 可 以 出 现 空 白 ， 而 后 收 集 的 则 是 另 一 种稀 土 RE13+离 子 。 D、 淋 洗 色 层 技 术 在 稀 土 元 素 分 离 上 的 应 用淋 洗 色 层 即 使 在 稀 土 元 素 的 分 析 上 应 用 比 较 普 遍 ， 在 稀 土 元素 制 备 上 已 得 到 应 用 的 实 例 是 乙 酸 铵 为 淋 洗 剂 分 离 谱 ， 钕 和高 温 离 子 交 换 色 层 分 离 钇 。（ 2） 阴 离 子 淋 洗 色 层稀 土 离 子 可 与 一 些 酸 性 形 成 络 阴 离 子 ， 被 阴 离 子 交 换 树 脂 所吸 附 。 利 用 稀 土 离 子 与 酸 根 形 成 络 阴 离 子 的 能 力 和 树 脂 对 络阴 离 子 的 亲 和 力 差 别 来 分 离 稀 土 元 素 的 效 果 较 差 ， 因 此 这 种方 法 主 要 用 于 稀 土 元 素 的 分 组 分 离 和 稀 土 元 素 与 非 稀 土 元 素的 分 离 。 单 一 稀 土 元 素 的 制 备 一 般 不 采 用 阴 离 子 淋 洗 色 层 ，但 它 是 稀 土 元 素 分 析 中 的 分 离 手 段 之 一 。稀 土 离 子 在 HCl,HNO 3,H2SO4的 介 质 中 ， 很 少 被 阴 离 子 树 脂 吸附 。 当 上 述 介 质 中 加 入 有 机 溶 剂 时 ， 阴 离 子 树 脂 对 稀 土 离 子的 吸 附 能 力 会 显 著 的 改 善 。 由 于 稀 土 络 阴 离 子 在 酸 -有 机 溶 剂体 系 中 更 加 稳 定 ， 因 而 易 被 树 脂 所 吸 附 。 用 于 阴 离 子 淋 洗 色 层 的 有 机 溶 剂 有 甲 醇 、 乙 醇 、 丙 醇 、 丁醇 、 异 戊 醇 、 丙 酮 、 环 氧 乙 烷 等 。在 阴 离 子 淋 洗 色 层 方 面 ， 采 用 HNO3-有 机 溶 剂 体 系 较 多 ，并 以 测 出 相 邻 元 素 的 分 离 因 素 ， 如 下 表 所 示 :表 6-8 Dowex1,90%MeOH-10%(1MHNO3)淋 洗 时 相 邻 元 素 的 分 离 因 素 2.3Sm-Pm1.0Tm-Er 1.7Ce-La1.9Eu-Sm1.0Ho-Dy 1.7Pr-Ce1.6Gb-Eu1.0Er-Ho 2.2Nd-Pr1.3Tb-Gd1.0Yb-Tm 2.6Pm-Nd1.1Dy-Tb1.0Lu-Y 离 子 对离 子 对离 子 对 1Z Z 1Z Z 1Z Z 2.置 换 色 层置 换 色 层 是 树 脂 要 先 用 吸 附 能 力 小 于 被 分 离 元 素 的 离 子 来转 型 ， 然 后 将 分 离 的 元 素 加 到 树 脂 中 ， 在 进 行 淋 洗 ， 淋 洗液 中 金 属 离 子 容 易 被 置 换 吸 附 在 树 脂 上 离 子 。 种 植 方 法 不能 像 淋 洗 色 层 那 样 将 被 分 离 的 元 素 分 离 ， 但 可 以 使 分 离 元素 得 到 不 同 程 度 的 分 离 ， 获 得 相 当 纯 的 单 一 元 素 。置 换 色 层 的 简 单 情 况 是 二 元 混 合 物 (RE1、 RE2)的 分 离 。 分 离 过程 分 三 步 ：（ 1） 先 将 树 脂 用 含 有 吸 附 能 力 小 于 被 分 离 元 素 的 离 子 (A)进行 处 理 ， 转 化 为 A离 子 型 ；（ 2） 再 把 被 分 离 的 混 合 物 (RE 1,RE2)引 入 树 脂 ， 由 于 树 脂RE1,RE2的 吸 附 能 力 大 于 A离 子 吸 附 能 力 。 因 此 RE1,RE2置 换 树脂 上 的 A离 子 ， 吸 附 在 树 脂 上 ； （ 3） 在 用 含 有 D离 子 的 淋 洗 剂 进 行 淋 洗 ， 因 为 树 脂 对 D的亲 和 力 较 大 ， 易 把 树 脂 上 的 A,RE1,RE2置 换 下 来 。在 吸 附 和 淋 洗 过 程 中 ， 树 脂 对 RE1的 吸 附 能 力 大 于 RE2,在 整个 离 子 交 换 过 程 中 ， 将 发 生 下 述 反 应 ：3 3 3 31 2 1 2RE RE RE RE 因 而 将 在 吸 附 带 的 前 沿 。 在 D离 子 取 代 作 用 下 ， 当 A被 全部 淋 洗 以 后 ， 首 先 淋 洗 出 来 的 是 RE23+, 然 后 是 RE13+,当 分 部 收 集淋 洗 液 的 各 部 分 时 ， 可 以 得 到 部 分 纯 的 RE13+,RE23+. 32RE A、 分 离 因 素离 子 交 换 分 离 两 个 元 素 的 效 果 依 赖 于 两 个 参 数 ： 分 离 因 素 和 理 论塔 板 高 度在 离 子 交 换 体 系 中 ， 当 无 络 合 剂 存 在 时 ， 相 邻 稀 土 元 素 的 分 离因 素 接 近 于 1， 在 络 合 剂 存 在 时 ， 它 们 的 分 离 因 素 将 会 得 到 改善 ， 如 氨 羧 络 合 剂 存 在 时 ， 其 分 离 因 素 为 ： 321 2 3132 31 3 3 3 32 1 2 13 3 3 31 2 1 23 32 13 31 2 nnn n n nREYRE RE n nREYnREY nREYREY RE K RE Y REREY RE K RE Y RERE RE K YK YRE RE 由 于 未 加 络 合 剂 时 ， 两 个 相 邻 元 素 的 分 离 因 素 接 近 于 1，因 此 分 离 因 素 可 近 似 的 表 示 为 ： 3 32 21 2 3 31 10 n nn nREY REYRE RE REY REYK KK K 分 离 因 素 仅 与 两 元 素 的 络 合 物 稳 定 常 数 有 关 。 由 于 络 合 物 的 稳定 常 数 不 同 ， 因 而 提 高 了 两 元 素 的 分 离 因 素 。 B、 淋 洗 剂由 于 分 离 因 素 决 定 于 两 个 元 素 络 合 物 稳 定 性 质 的 差 异 ， 所 以淋 洗 剂 选 择 在 置 换 色 层 中 同 样 是 十 分 重 要 的 。 淋 洗 剂 应 满 足下 列 要 求 ：(1)试 剂 和 金 属 形 成 的 络 合 物 必 须 易 溶 于 水 ；(2)试 剂 在 络 合 物 作 用 主 要 有 选 择 性 ， 即 所 形 成 的 两 元 素 的 络合 物 稳 定 性 要 有 差 异 ， 差 异 越 大 越 好 ；(3)试 剂 与 稀 土 元 素 形 成 的 络 合 物 要 有 足 够 的 稳 定 性 ， 以 使 铵等 离 子 易 取 代 树 脂 上 的 稀 土 离 子 ；(4)试 剂 中 的 离 子 与 树 脂 上 的 稀 土 离 子 交 换 速 度 要 快 ；用 于 淋 洗 剂 的 氨 羧 络 合 物 有 ： NTA,EDTA,DCTA,HEDTA,DTPA 等 ， 其 中 EDTA最 为 广 泛 的 被 用 作 稀 土 离 子 相 互 分 离 的 淋 洗 剂 。 C、 理 论 塔 板 高 度理 论 塔 板 高 度 h=L/m, 其 中 L： 最 前 塔 板 的 前 沿 至 最 后 塔 板 后沿 的 距 离 ， m:理 论 塔 板 数 。 降 低 理 论 塔 板 高 度 ， 既 增 加 理 论塔 板 数 。在 被 分 离 二 元 素 的 分 离 因 素 所 要 求 的 最 小 淋 洗 距 离 时 ， 理 论塔 板 高 度 与 分 离 因 素 和 吸 附 带 中 的 两 个 元 素 的 含 量 有 关 比 值关 系 为 ： 1 21 2 loglog logmoRE RE LmRE RE h 其 中 (RE1/RE2)0是 吸 附 带 参 考 点 o时 的 RE1/RE2的 比 值 ，(RE1/RE2)m是 吸 附 带 在 理 论 塔 板 m一 点 的 RE1/RE2的 比 值 。 M是o垫 支 m点 的 理 论 塔 板 数 。 为 了 提 高 分 离 效 果 ， 增 加 理 论 塔 板 数 是 有 益 的 。 增 加 理 论 塔板 数 的 办 法 ， 可 以 在 一 定 吸 附 带 条 件 下 ， 降 低 理 论 塔 板 高 度和 适 当 增 加 柱 比 。降 低 理 论 塔 板 高 度 的 常 用 方 法 是 减 少 树 脂 颗 粒 的 直 径 、 提高 温 度 、 增 加 反 应 速 率 核 扩 散 速 率 ， 使 有 充 分 的 平 衡 时 间 ，使 反 应 更 完 全 ， 但 要 增 加 淋 洗 时 间 ； 减 少 树 脂 的 交 联 度 ，可 以 增 加 扩 散 速 度 ， 但 树 脂 的 机 械 强 度 差 。