研究結果表明，稀土元素可以提高植物的葉綠素含量，增強光合作用，促進根系發育，增加根系對養分吸收。稀土還能促進種子萌發，提高種子發芽率，促進幼苗生長。除了以上主要作用外，還具有使某些作物增強抗病、抗寒、抗旱的能力。

大量的研究還表明，使用適當濃度稀土元素能促進植物對養分的吸收、轉化和利用。玉米用稀土拌種，出苗、拔節比對照早1～2天，株高增加0.2米，早熟3～5天，而且籽粒飽滿，增產14%。大豆用稀土拌種，出苗提早1天，單株結莢數增加14.8～26.6個，3粒莢數增多，增產14.5% ～ 20.0%。噴施稀土可使蘋果和柑橘果實的Vc含量、總糖含量、糖酸比均有所提高，促進果實著色和早熟。並可抑制貯藏過程中呼吸強度，降低腐爛率。


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贛南具有豐富的稀土資源，其離子吸附型稀土礦儲量占世界第一。目前，贛南的大部分稀土分離廠對於稀土廢水都是直接排放，造成稀土資源極大浪費，同時，對環境有也造成嚴重污染。因此，如果能研發一種處理稀土廢水的工藝，將極大地促進我國稀土資源的綜合利用進程，大大改善環境污染。稀土廢水（C (Re2O3）＝115～200 mg/L)，由贛南某稀土分離廠提供。

液膜法因其高效、選擇性好、富集比高等優點，在濕法冶金、廢水處理等領域得到了廣泛應用。國內外在液膜法提取稀土等方面已進行過大量的研究：秦慶偉等研究了乳狀液膜富集稀土的研究，乳狀液膜法在提取分離稀土方面取得了比較好的效果。但對於乳狀液膜法處理稀土廢水的研究較少，因此，如果能研究出乳狀液膜法處理稀土廢水的工藝，將進一步提高稀土的利用率，加速我國稀土資源的綜合利用進程。

一、實驗部分

（一）試劑與儀器

主要試劑：膜流動載體Cyanex272，化學純；聚胺型表面活性劑N2O5、L113B；膜溶劑煤油，工業級；鹽酸、醋酸鈉，工業純。

主要儀器：數控恒速攪拌器、制乳裝置、破乳器、HI－8424型酸度計、722型分光光度計。

（二）實驗方法

本實驗採用的油相膜配方為：3%C272＋2％L113B＋N205(1∶1)＋磺化煤油。在實驗中，將膜油相與水相混合後，倒入制乳裝置中，然後高速攪拌（轉速大於10000r/min)，所制得乳白色液體，即為油包水型(W/O)乳狀液。然後將乳狀液與稀土廢水以一定的比例加入恒速攪拌混合器中，在250～300r／min的轉速下進行攪拌。待靜置分層後，將上層乳液轉移到破乳裝置中，採用脈衝高壓靜電法破乳。破乳後的油相返回制乳，然後從內水相中回收稀土。

二、結果與討論

（一）內相酸度對稀土提取率的影響

流動載體遷移稀土離子是遵循逆向傳質機理的，膜相兩側保持較高的H＋濃度差是保證Re3＋不斷遷移的先決條件，要保證這一濃度差，內水相必須有較高的H＋濃度。本實驗採用HCl作為內水相，內水相酸度對稀土提取率的影響如圖1所示（外相pH＝2.0；Roi＝3∶1；Rew＝1∶35；t＝10 min)。

圖1  內相酸度對稀土提取率的影響

由圖1可知，當內水相c(HCl)＜2mol/L時，稀土的提取率隨著酸度的增加而增加，這是因為膜相兩側的H＋濃度差不斷增大，稀土的傳質速度加快，因此稀土的提取率增加；酸度太大，則影響乳狀液膜的穩定性，膜破損增加，從而使稀土提取率下降。因此，內相酸度選2mol/L為宜。

（二）外相酸度對稀土提取率的影響

外水相酸度(pH)對稀土提取率的影響如圖2所示（c（HCl）＝2.0 mol/L；Roi＝3∶1；Rew＝1∶35；t＝10 min)由圖2可知，稀土提取率隨外水相pH的增加而增加。當外水相pH＝0.5～1.5時，稀土提取率增加的幅度比較明顯；當pH =1.5～2.0時，稀土的提取率達96.5％，進一步增加pH,稀土的提取率基本無變化。同時，隨著外水相pH的增大，液膜對其他雜質的提取也會增加，因此，外水相pH太大，不利於稀土與其他雜質的分離。由於草酸沉澱後的稀土廢水pH在1.5左右，經NaAc處理後的稀土廢水pH＝1.5～2.0，因此，外相酸度選pH＝2.0為宜。

圖2  外相酸度對稀土提取率的影響

（三）油內比對稀土提取率的影響

油內比(Roi)是指油相與內水相解析劑體積之比。Roi影響乳狀液膜結構和穩定性，同時對Re3＋的遷移速度也產生重要影響。油內比對稀土提取率的影響如圖3所示(c(HCl)＝2mol/L、外相pH＝2.0、Rew＝1∶35、t＝10 min)。

由圖3可知，當Roi＝3.0，1或2.5∶1時，稀土的提取率比較高，接近97％。當Roi過大時，液膜的黏度增大，傳質速率下降，稀土的提取率下降，且液膜黏度太大會造成破乳困難；當Roi過小時，液膜的黏度變小，傳質速度加快，但液膜的破損率會增大，從而導致稀土的提取率下降。

圖3  油內比（Roi）對稀土遷移率的影響

（四）乳水比對稀土提取率的影響

乳水比(Rew)是指乳狀液膜體系與外水相料液體積之比。Rew是反映液膜提取的重要經濟技術指標，在保證分離效果的前提下Rew越小越好。乳水比對稀土提取率的影響如圖4所示（C（HC1）＝2mol/L、外相pH＝2.0、Roi＝3∶1、t＝10min)。

圖4  乳水比（Rew）對稀土遷移率的影響

由圖4可見，稀土的提取率隨乳水比的減小而減少。當Rew＜l∶35時，稀土的提取率明顯下降，這是因為乳水比過小，乳狀液膜的穩定性下降，同時乳液與外水相的接觸面積減少。乳水比過大，則乳液消耗增大，成本增加，不符合經濟上的要求。因此，選乳水比Rew＝1∶35為宜。

（五）最優工藝條件下的驗證實驗

草酸沉澱後的稀土廢水酸度比較小，經NaAc溶液處理後，稀土廢水的pH＝1.5～2.0，然後在確定的最佳工藝條件下採用乳狀液膜對實際稀土廢水進行了處理驗證實驗。膜相：3％C272＋2%L113B＋N205(1∶1）＋煤油；內相c(HCI)＝2 mol/L；油內比Roi＝3∶1；乳水比Rew＝1∶35；提取時間t＝10min；溫度為室溫；攪拌轉速250～300 r/min。在該工藝條件下，稀土廢水經乳狀液膜一次間歇式處理後，稀土的提取率為96％左右，處理後稀土廢水中稀土濃度為6.7mg/L,可以達標排放。乳液經破乳後，內水相溶液中c(Re203）＝18.4 g/L;稀土的密集倍數在100以上。

三、結論

乳狀液膜法處理稀土廢水的最佳工藝條件：內相c(HC1)＝2mol/L、外水相pH＝1.5～2.0、油內比Roi＝3∶1，乳水比Rew＝1∶35。

採用乳狀液膜法處理稀土廢水是可行的，一次間歇式處理後，稀土的提取率為96％，廢水經處理後稀土濃度為6.7 mg/L,可以達到國家排放標準。


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稀土鈷及釹鐵硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用於電子及航太工業；純稀土氧化物和三氧化二鐵化合而成的石榴石型鐵氧體單晶及多晶，可用于微波與電子工業；用高純氧化釹製作的釔鋁石榴石和釹玻璃，可作為固體鐳射材料；稀土六硼化物可用於製作電子發射的陰極材料；鑭鎳金屬是70年代新發展起來的貯氫材料；鉻酸鑭是高溫熱電材料；當前世界各國採用鋇釔銅氧元素改進的鋇基氧化物製作的超導材料，可在液氮溫區獲得超導體，使超導材料的研製取得了突破性進展。此外，稀土還廣泛用於照明光源，投影電視螢光粉、增感屏螢光粉、三基色螢光粉、複印燈粉；在農業方面，向田間作物施用微量的硝酸稀土，可使其產量增加5~10%；在輕紡工業中，稀土氯化物還廣泛用於鞣制毛皮、皮毛染色、毛線染色及地毯染色等方面。

稀土新材料的用途,稀土鈷及釹鐵硼永磁材料，具有高剩磁、高矯頑力和高磁能積，被廣泛用於電子及航太工業

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一、世界稀土資源

根據美國礦山局的統計（表1）：全世界稀土資源總計為4500萬噸稀土氧化物，其中中國占80%；美國占11%；印度占5%；蘇聯占1%；上述四個國家合計占世界稀土資源的97%。

表1  世界稀土資源（REO，t計）

① 每個國家儲量均按四捨五入總計。②非洲總計817600。

根據全國地質資料局資料記載，全國十三個省、自治區（臺灣省未統計在內）均有稀土資源，主要分佈在內蒙古、江西、廣東、湖北、湖南等地。就稀土元素的品種而言：我國不僅有以輕稀土為主的白雲鄂博稀土共生礦，而且有中、重稀土含量較高的離子吸附型稀土礦。儘管我國磷釔礦資源不多，但我國氧化釔的儲量仍超過國外釔資源的總和。

二、稀土生產

隨著稀土在各個領域裏用途的不斷開發，世界各國對稀土的需要量在繼續增加。根據美國礦山局導報：1983年美國對稀土（按REO計）的年需要量為19600噸；全世界對稀土（按REO計）的年需要量為36600噸（表2）。

表2  1983年美國和全世界對稀土的需求量

從全世界稀土精礦生產的實際產量（表3）可以看出：1984年稀土精礦的產量比1983年增漲22.43%；在1984年生產的44461噸（按REO計）稀土精礦中，美國和澳大利亞的產量分別占56.93%和17.99%；美國生產的稀土精礦，以氟碳鈰礦為主，澳大利亞生產的稀土精礦幾乎全部是獨居石，馬來西亞則是生產磷釔礦精礦最多的國家。

表3  全世界稀土精礦產量（REO，t計）

① 系估計的數字。

根據美國礦山局的統計：1984年全世界擁有年生產稀土精礦51960噸（以REO計）的能力。從世界各國稀土精礦的生產能力（表4）可以看出：目前，世界上擁有生產能力最大的國家有美國、中國、澳大利亞、印度等。

表4  全世界稀土生產能力（REO，t 計）

① 估計數字。

我國稀土精礦的生產，發展十分迅速，精礦的產量也在成倍地增漲。以1983年生產的稀土精礦產量為100，到1986年我國稀土精礦生產的產量猛增至304（表5）。在我國生產的稀土精礦中，氟碳鈰礦－獨居石混合精礦占80%～86%；單獨的獨居石精礦占11%～16%；磷釔礦精礦只占1.5%～2.5%（表6）。近年來，隨著對離子吸附型稀土礦的大力開發，其產量（按REO計）已占我國稀土精礦總產量的15%～20%左右。

表5  中國稀土精礦產量的增漲情況

表6  中國各種稀土精礦的生產情況

三、稀土的消費

從世界各國稀土的消費情況（表7）可以看出：稀土主要用於冶金工業、石油化工和玻璃陶瓷工業。進入20世紀80年代以來，稀土在冶金工業應用有降低的趨勢，而在玻璃陶瓷和石油化工的應用有增漲的趨勢。

表7  世界稀土消費情況

我國稀土主要消費在冶金工業。從我國的消費情況（表8）可以看出：與世界各國相比，我國稀土在石油化工和玻璃陶瓷領域中的應用，還有待進一步開發；但我國開闢了稀土在農業、輕工、紡織領域中的應用，而且用量佔有一定的比例。

表8  中國稀土消費情況

注：“－”未統計。


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