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P507-N235萃取体系是一种用于稀土分离的非皂化萃取体系,可以解决皂化P507萃取稀土过程产生氨氮废水、污染环境的问题。但是,研究发现,稀土料液中的非稀土杂质如Fe、Al、Mg、Ca等的存在可能会干扰P507体系对稀土的萃取分离,甚至造成乳化和第三相现象。为此,本文研究了 P507、N235、P507-N235体系中非稀土杂质元素Fe、Al、Mg、Ca的萃取行为,以及杂质元素浓度、料液pH值、相比等对稀土萃取的影响,研究了脱除铁的工艺条件,获得的主要研究结论总结如下:1.研究了 P507对Fe3+和Fe2+的萃取行为（1）P507和皂化P507对Fe3+有很高的萃取能力,在相比为3:1,Fe3+浓度为0.06～3 g/L,水相pH在0～2的范围内,Fe3+萃取率均接近100%。在相比O/A小于1:3,Fe3+浓度为3 g/L时,部分P507不均匀分散于水中,导致下层水相乳化。当水相pH≥1.5时,Fe3+发生了水解反应,所生成的水解产物吸附了分散于水中的P507,形成了油水混合物,也导致下层水相的乳化,且乳化程度随着Fe3+浓度的降低而加重。皂化P507萃取Fe3+所出现的下层乳化现象比P507萃取Fe3+所出现的乳化现象更为严重,萃取所需的分相时间更长,乳化发生时生成了水包油型乳化物。斜率法研究表明P507与Fe3+的反应属于阳离子交换反应,P507与Fe3+反应的摩尔比约为1.5:1。红外光谱分析表明反应过程没有水进入有机相中,因而有机相中未观察到乳化现象。（2）P507对Fe3+的萃取能力比对Fe2+的萃取能力强。在水相pH在-1～4的范围内,Fe2+浓度为0.04～3 g/L,相比为3:1时,P507对Fe2+的萃取没有出现乳化现象,Fe2+萃取率随水相pH值降低而降低,随Fe2+浓度的升高而降低。（3）为了防止P507萃取Fe3+过程乳化现象的发生,萃取相比应大于1:1,料液pH应小于1.5,Fe3+浓度应大于0.7 g/L。2.研究了 N235对Fe3+和Fe2+的萃取行为（1）在水相Fe3+浓度为0～2.3 g/L,水相pH为-0.5～3的范围内,N235萃取Fe3+时,Fe3+的萃取率随着相比的增加、水相pH的升高而降低,随Fe3+浓度升高而升高。当水相pH≥1时,N235对Fe3+的萃取率很低,Fe3+可能以Fe（OH）2+的形式被N235萃取,且可观察到乳白色油包水型界面乳化物。当水相pH≤0时,N235萃取Fe3+时出现第三相现象,采用红外光谱分析、电导率测定、氯离子检测和卡尔费休水分测定法研究发现,萃合物主要集中在第三相中,且N235与Fe3+反应的摩尔比约为1:1,推测萃合物的组成为R3NH·FeCl4·H2O,其中水分是按照n（N235）:n（H2O）=3:2的比例被N235萃取进入第三相中,Fe3+促使水进入有机相。（2）当水相pH为-1-4,Fe2+浓度为0.04～3 g/L,相比为3:1时,N235萃取Fe2+没有出现乳化或者第三相现象,Fe2+萃取率随水相pH的降低先降低后升高。在pH＞2时,N235对Fe2+的萃取能力比对Fe3+的萃取能力高。3.研究了铁离子对P507-N235体系萃取稀土的影响（1）当Fe3+浓度为0.06-3 g/L,水相pH为0～3,萃取相比为3:1时,在P507-N235体系中,Fe3+萃取率接近100%。当水相pH≥1.5时,P507-N235体系萃取Fe3+后出现下层乳化现象,乳化程度随着Fe3+浓度的增加逐渐增强。Fe3+水解是乳化现象的主要原因。乳化、第三相和水分进入N235是萃取过程分相时间增加的主要原因。N235用量过多,水相pH升高,会加重乳化和第三相现象。因此,在料液pH＜1,Fe3+浓度＜0.1 g/L条件下,P507-N235体系萃取Fe3+不易发生乳化现象。（2）当Fe2+浓度为0.04～3 g/L,水相pH为-1～4,萃取相比为3:1时,P507-N235对Fe2+的萃取率是随着水相pH降低而降低,且不出现乳化和第三相现象,但分相时间随着水相pH的升高而增加,随Fe2+浓度的减小而增大。（3）采用P507-N235体系萃取含有Fe3+的稀土料液时,Fe3+比稀土优先萃取,对稀土萃取率及分相时间都有影响,当轻稀土料液中Fe3+浓度＞0.05 g/L,中、重稀土料液中Fe3+浓度＞0.5 g/L时萃取分相时间显著增加,因此,在萃取稀土前应尽量除去Fe3+。采用组成为10%N235+90%煤油的有机相,在料液pH为-0.5,萃取相比为5:1时,N235能将稀土液中的Fe3+完全萃取,萃取后有机相可用水反萃,在相比为1:3时,Fe3+能完全被反萃入水相中,可实现稀土料液中Fe3+的完全脱除。采用组成为10%N235+90%煤油的有机相,在料液pH为-1、萃取相比为3:1时,N235能将可将料液中Fe2+全部萃取,萃取后有机相可用0.05 mol/L盐酸将Fe2+反萃下来,可实现Fe2+与稀土的分离。4.研究了钙、镁、铝离子对P507-N235体系萃取稀土的影响（1）在P507-N235萃取体系中,Al3+主要被P507萃取。负载Al3+的有机相用0.5 mol/L的盐酸就可将Al3+完全反萃。（2）在P507-N235萃取体系中,Ca2+主要被N235萃取。当料液pH为0.5时,用0.05mol/L盐酸可将Ca2+反萃,当料液pH为-0.5时,用水可将Ca2+反萃。（3）在P507-N235萃取体系中,Mg2+主要被N235萃取。对负载Mg2+的N235进行反萃,当料液pH为-0.5时,用水可将Mg2+从负载Mg2+的N235中反萃,当料液pH为0.5时,用0.05 mol/L盐酸可将Mg2+从负载Mg2+的N235中反萃。（4）杂质Al3+、Ca2+、Mg2+均对P507-N235萃取稀土的分相时间有影响,分相时间随着杂质浓度的升高而增加。为了降低分相时间,在轻、中稀土中Al3+的浓度应控制在0.5 g/L以内,在重稀土中Al3+应控制在0.1 g/L以内;在轻、中、重稀土中Mg2+浓度应在0.3 g/L以内,在轻、中、重稀土中Ca2+的浓度应控制在3 g/L以内。（5）当Al3+浓度为8 g/L时,会降低中稀土料液中稀土的萃取率,而Ca2+、Mg2+的浓度达到0.09 g/L和2.7 g/L时,对轻稀土的萃取率影响不大。综上所述,在P507-N235萃取稀土的过程中,非稀土杂质铁对稀土萃取的影响最为显著,在稀土萃取前应尽量除去。钙镁铝对稀土萃取的影响没有铁的影响显著,将稀土料液中钙镁铝的浓度控制在一定的范围,可基本消除对稀土萃取的影响。