P507(2-乙基己基膦酸-單-乙基己基酯)-N235(三辛癸烷基叔胺)雙溶劑萃取體系可直接實現稀土的無皂化萃取分離，但P507-N235體系萃取稀土過程中仍存在溶解損失，這不僅造成大量含油廢水產生，污染環(huán)境，還帶來嚴重的資源流失，不符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念。因此，弄清P507-N235體系萃取稀土過程的溶解行為規(guī)律，找出溶解損失的根本原因，并構建從源頭上可徹底防止有機相溶解損失的調控新方法對于稀土產業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展具有重要的意義。

本文借助Langmuir-Blodgett(LB)膜分析儀，采用傅里葉紅外變換光譜(FTIR)、布魯斯特角顯微鏡(BAM)和原子力顯微鏡(AFM)等先進手段，從原位界面處探究萃取劑分子及其萃合物的存在狀態(tài)、相互作用及動態(tài)聚集行為，弄清有機體系的溶解行為規(guī)律與微觀機理，找出根本原因，通過在有機相中添加表面活性劑Span 80(失水山梨醇酐油酸酯)，調控溶液結構，提高油水界面的穩(wěn)定性，建立一種防止萃取過程中有機相溶解損失的調控新方法。

具體內容如下:

(1)研究P507-煤油體系的溶解行為規(guī)律。將P507有機相鋪展在p H值為3純水表面，得到P507單分子膜π-A曲線和界面擴張流變性(彈性模量、粘性模量、擴張模量及相角)的變化規(guī)律。隨著P507濃度增加形成了大量聚集體，聚集體的生成改變了界面結構，界面流變性能隨之發(fā)生變化，聚集體在界面處受力失穩(wěn)，導致萃余液油含量升高。向有機相中添加萃取劑N235，P507-N235與P507單分子膜的π-A曲線和界面擴張流變性具有顯著差異。通過FTIR、BAM和AFM表征，證實了N235與P507分子間存在相互作用，能夠抑制P507聚集體的形成，形成三維網狀結構，增強界面的穩(wěn)定性，從而降低萃余液油含量。

(2)以P507-N235作為萃取劑，以水溶液中的稀土Er及雜質Al、Mg為研究對象，分析P507-N235萃取金屬離子過程的溶解行為規(guī)律。料液中Al的存在不利于稀土Er的萃取，且使得萃余液油含量升高;而料液中Mg的存在有利于稀土Er的萃取，并使得萃余液油含量降低。考察了有機相中金屬離子負載量變化對單分子膜π-A曲線和界面膜擴張流變性質的影響，研究發(fā)現P507分子與稀土Er結合促進了單分子膜π-A曲線的右移，隨著稀土Er負載量增加，萃合物聚并形成聚集體，導致π-A曲線發(fā)生“突變”;與只負載稀土Er的有機相相比，有機相負載雜質Al、Mg后，π-A曲線均左移，隨著Al負載量的增加，π-A曲線進一步左移，但Mg相反，隨著Mg負載量的增加，π-A曲線逐漸右移;此外，不同類型、不同金屬離子負載量的界面膜粘彈性質存在顯著差異。FTIR和AFM表征證實了P507與金屬離子間形成聚集體，且結構存在明顯的差異，由于分子間相互作用程度和大小不同，導致界面行為發(fā)生變化，進而影響萃余液油含量。

(3)向P507-N235有機相中添加Span 80，與稀土Er進行萃取反應，測定萃余液中稀土Er濃度和油含量，與未添加Span 80的有機相相比，添加Span 80后，稀土Er萃取率基本不變，萃余液油含量降低。通過對比P507-N235與P507-N235-Span 80體系的界面性質，發(fā)現Span 80與P507-N235分子間存在復雜的相互作用，使得界面膜表現出不同的粘彈特質，提高界面膜的穩(wěn)定性，降低萃余液油含量。通過FTIR和AFM表征證實了P507-N235與Span80分子間存在相互作用，形成更加穩(wěn)定的三維網狀結構。通過添加Span 80可以調控P507-N235體系萃取過程中的溶解行為，減少溶解損失，提高資源利用。

(4)以Span 80為調控劑，P507-N235為萃取劑，水溶液中的稀土Er及雜質Al、Mg為研究對象，分析P507-N235-Span 80體系萃取金屬離子過程中的溶解行為規(guī)律。Span 80的存在不影響稀土Er的萃取效果，萃余液油含量明顯降低。

考察P507-N235-Span 80體系中金屬離子負載量變化對單分子膜π-A曲線和界面膜擴張流變性質的影響，對比分析負載有機相P507-N235和P507-N235-Span 80的差異，并通過FTIR和AFM表征，發(fā)現Span 80的存在導致P507與金屬離子間相互作用發(fā)生變化，使其結構和聚集行為隨之發(fā)生變化，并改變了界面膜的流變性，提高了界面膜的穩(wěn)定性，降低了有機相的溶解損失。

從界面層次證實Span80可以調控P507-N235體系萃取稀土Er過程中的溶解行為，減少有機相的溶解損失，為從源頭上徹底防止稀土萃取過程含油廢水的產生提供了新方法，為稀土行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展作出一定的貢獻。