皂化环烷酸串级萃取体系计算机模拟的研究

溶剂萃取法是目前国内外广泛采用的分离提纯和富集稀土元素的方法之一，与其它方法相比较，具有许多优点，为了改变稀土萃取分离工艺的研究方法还比较落后的状态，研究和解决这个问题已令人瞩目。计算机的数学模拟法就是其中较为先进的方法之一。本论文用计算机的数学模拟法对皂化环烷酸分离钇和镧系元素的串级萃取体系进行了初步的研究。在分析皂化环烷酸和皂化P507串级萃取体系特点的基础上，提出了皂化环烷酸分离钇(Y)和镧系元素(Nd,Er)串级萃取体系的静态数学模型，对模型参数及其求法做了较为详细的讨论，分别用矩辄法和逐级计算法解算，并将计算结果与实验结果进行比较，发现矩阵法的计算精度较逐级计算法为好。可以得出：所提出的模型对氨化环烷酸分离钆和镧系元素的串级萃取体系是基本适用的，并且预计，对皂化弱酸类萃取剂分离金属离子的串级萃取体系也将具有一定的通用性；初步尝试了一种实验方法，对皂化的串级萃取体系，根据串级条件，只做单级实验就可以用电子计算机模拟地计算出各组份的逐级浓度，实验结果表明，这种方法对氨化环烷酸萃取体系是可行的。对皂化环烷酸分离钇(Y)和镧系元素(Nd)的串级萃取体系进行了改变工艺条件的计算。所建立的模型为非线性方程组，用改进牛顿法解非线性方程组，对解的初值要求较为严格，为了方便并且较快地找到一组初值，首先用逐级计算法解算，其结果就作为矩法的初值，并对端级模型作了简化，对工艺参数改变（洗液的酸度、料液的总浓度、料液的组成以及级数）进行了相应条件下的单级实验，求得了各模型参数，然后进行模拟计算，得到了与萃取规律相符的计算结果，又进行了常级模拟实验加以比较，计算值与实际串级萃取体系的实验值相比较，端级结果比较一致，中间各级有时误差较大，我们希望能够能过对计算结果的比较，从而对工艺条件加以筛选，这方面的工作还需要进行较为深入的研究，模型和计算方法都有待于进一步的完善。论文中，还对近年来李涵等提出的单一稀土线性规则进行了进一步探讨，结果表明对非稀土元素如Cu(Ⅱ)，Co(Ⅱ)，Ni(Ⅱ)等单一元素的萃取，该线性规则仍然成立。