任务实施
一、仪器和试剂准备
1.可见分光光度计
2.过氧化钠。
3.三乙醇胺。
4.盐酸。
5.氨水。
6. 1-苯基-3-甲基-苯基酰吡唑酮（PMBP）-苯溶液（0.01mol/L）称取2.78gPMBP溶于1000 mL苯中 。
7.乙酸-乙酸钠缓冲液（pH5.5） 称取164g无水乙酸钠（或272克结晶乙酸钠），溶解后过滤，加入16 mL冰乙酸，用水稀释至1000 mL。以精密pH试纸检查，必要时用（5+95）盐酸或氢氧化钠溶液调节。
8.甲酸-8-羟基喹啉反萃取液（pH2.4-2.8） 称取0.15g8-羟基喹啉，溶于1000 mL（1+99）甲酸中。用精密pH试纸检查。
9.偶氮胂Ⅲ溶液（1g/L）,过滤后使用。
10.抗坏血酸溶液（50g/L）。
11.磺基水杨酸溶液（400 g/L）。
12.六次甲基四胺溶液（200 g/L）。
13.稀土氧化物标准储备溶液C[RE2O3(T)]=200.0μg/mL 称取0.1g从本矿区提纯的稀土氧化物或按矿区稀土元素比例配制的铈、镧、钇氧化物（850℃灼烧1h），加5 mL盐酸及数滴H2O2，加热溶解，冷却后，移入500 mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。
14.稀土氧化物标准溶液C[RE2O3(T)]=5.0μg/mL 用稀土氧化物标准储备溶液稀释制得。
15.混合指示剂溶液 取0.15g溴甲酚绿和0.05g甲基红，溶于30 mL乙醇中，再加70 mL水，混匀。
16.强碱性阴离子树脂 水洗至中性，用（1+9）盐酸浸泡2h，再水洗至中性，用150g/LNH4Ac溶液浸泡过夜，水洗至中性备用。
17.校准曲线
移取0.00 mL、1.00 mL、2.00 mL、4.00 mL、6.00 mL、8.00 mL、10.00 mL稀土氧化物标准溶液，分别置于一组分液漏斗中，用水补足至10 mL，加入1 mL抗坏血酸溶液、1 mL磺基水杨酸溶液及2滴混合指示剂，混匀。用（1+4）氨水调节至溶液刚变绿色（有铁存在时是紫色），再用（5+95）盐酸调至紫色，此时应约pH5（必要时可用精密pH试纸检查）。加入3 mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液，15 mLPMBP-苯溶液，萃取1min，放置分层后，弃去水相。再加入3 mL缓冲溶液，稍摇动洗涤一次，水相弃去，用水洗分液漏斗颈。于有机相中，准确加入15 mL甲酸-8-羟基喹啉反萃取液，萃取1min，分层后，水相放入干燥的25ml比色管中。有机相可收集回收使用。于比色管中准确加入1 mL偶氮胂Ⅲ溶液，混匀。用3cm比色皿，以试剂空白溶液作参比，于分光光度计波长660nm处测量其吸光度，绘制校准曲线。
二、分析步骤
称取0.1-0.5g（精确至0.0001g）试样，置于刚玉坩埚内，加3-4g过氧化钠，拌匀，再覆盖一薄层。在700℃熔融5-10min，冷却，放入预先盛80 mL（5+95）三乙醇胺溶液的烧杯中，用水洗出坩埚（如氢氧化物沉淀太少，加入约含10mgMg的MgCl2溶液作载体），加热煮沸10min以逐去过氧化氢。用水稀释至120 mL，搅匀。冷后用中速定性滤纸过滤，用10g/LNaOH溶液洗涤烧杯及沉淀6-8次。以数毫升热的（1+1）盐酸溶解沉淀，用50 mL容量瓶承接，用水洗涤并稀释至刻度，混匀。
分取10.0 mL试液，置于分液漏斗中，以下按校准曲线进行测定。
三、结果计算
按下式计算稀土氧化物总量的含量：
式中：TREO--稀土氧化物总量的质量分数，%；
m1----从校准曲线上查得分取试样溶液中稀土氧化物的质量，μg；m0--从校准曲线上查得分取试样空白中稀土氧化物的质量，μg；V1--分取试样溶液体积，mL；
V---试样溶液总体积，mL；
m--称取试样的质量，g。
四、质量表格填写
任务分析
一、方法优点
分光光度法测定矿石中低含量的稀土总量具有准确、成本低、操作简单等优点，该方法非常容易普及，无需昂贵的仪器设备。
二、分光光度法测定稀土总量的“统一标准”问题和测定条件的选择
吸光光度法测定稀土总量存在“统一标准”的难题。由于各单一稀土的灵敏度对某一种显色剂来说是各不相同的，因此，当试样的稀土配分与绘制工作曲线用的混合稀土标准的配分不一致时就会带来误差，尤其当试样的稀土配分未知或者变化很大时，由此带来的误差就更大了。这就是“统一标准”问题。为了解决这一难题，人们提出了标准的配制、显色剂的选择、显色和测定条件的改变等方法来提高准确度。
1.标准的配制
采用与试样的稀土配分相同或相近的混合稀土来配制标准是常用的办法，主要有三种方法。
⑴对于稀土配分相同的同类试样（如同一矿区的试样）可以将试样中所含的混合稀土分离、提纯出来，作为该类试样测定稀土总量用的统一标准；对于某些使用同一种混合稀土为原料的稀土制品试样，如果在制备过程中原料和制品的稀土配分没有变化的话，就可以用其混合稀土原料作为试样分析的标准。
⑵对于已知稀土配分的试样，可以按其稀土配分来配制混合稀土标准，或按近似于试样的稀土配分的混合稀土来配制标准。
⑶对于稀土矿物或者天然矿石中稀土总量的测定，可以采用我国产量最大的以轻稀土为主的包头产混合稀土（Ⅰ类）和以重稀土为主的龙南产的混合稀土（Ⅱ类）以及两者的等量混合物（Ⅲ类）作为近似通用标准。详见表6-7：典型稀土矿物的稀土配分。
表6-7 典型稀土矿物的稀土配分
2．显色剂的选择
如果存在这样的显色剂，它对所有稀土元素的灵敏度相同，那么就不存在前面所说的（统一标准）的问题了。无疑，这只是一种理想状态，实际上很难找到这样的显色剂。所以，在选择显色剂时，只能选择那些对各单一稀土元素灵敏度尽量接近的显色剂，以提高测定的准确度。
3．显色条件的选择
显色条件主要是指介质种类、酸度。在稀土的分光光度分析中，确定显色条件主要是为了使各种稀土的灵敏度尽量接近。对于不同的显色剂来说，显色条件应通过严格的试验来确定。
4．测定波长的选择
众所周知，分光光度分析中波长的选择一般是选择最大吸收波长。但在稀土的光度分析中却有其特殊性。这也是缘于各稀土元素的灵敏度差异。对于大部分显色剂来说，轻稀土元素的灵敏度比较接近且较高，重稀土元素中钇的灵敏度较高，而其它非钇重稀土灵敏度则普遍较低。根据这个情况，人们采取了以下措施：用包头混合稀土矿代表轻稀土矿，龙南混合稀土矿代表重稀土矿，分别用它们绘制吸收曲线，取其交点为测定波长。在此波长下，轻重混合稀土的灵敏度较接近，这样在测定不同稀土配分混合稀土总量时，可以减少测量误差。
三、液-液萃取技术简介及其在稀土元素分离中的应用
液-液萃取分离法又称溶剂萃取分离法，简称萃取分离法。这种方法是利用与水不相混溶的有机溶剂同试液一起震荡，这时，一些组分进入有机相中，另一些组分仍留在水相中，从而达到分离富集的目的。萃取技术在稀土元素的分离中获得了非常广泛的应用。
（一）萃取分离法的基本原理
1．萃取过程的本质
物质对水的亲疏性是有一定的规律的。一般无机盐类都是离子型化合物，溶于水中形成水合离子，难溶于有机溶剂，这种易溶于水而难溶于有机溶剂的性质称为亲水性。许多有机化合物具有难溶于水而易溶于有机溶剂的性质称为疏水性或亲油性。萃取分离就是从水相中将无机离子萃取到有机相以达到分离的目的。因此萃取过程的本质就是将物质由亲水性转化为疏水性的过程。有时候需要将有机相的物质再转入水相，这个过程称为反萃取。
2．萃取过程的基本参数
萃取过程的主要参数有分配比（D）、萃取率（η）、相比、分配系数（β）。
分配比是指当萃取体系达到平衡时，被萃取物在有机相的总浓度C有（总）与在水相中的总浓度C水（总）之比。萃取率是指萃入有机相中的金属质量与萃取前水相中的金属总质量之比（常用百分数表示）。分离系数表示两种元素自水相转移到有机相的难易程度的差别。它等于两种被分离元素在同一萃取体系内，在同样萃取条件下分配比的比值。分配系数值越大，分离效果越好，即萃取剂的选择性越高。
（二）常用稀土萃取剂
稀土萃取剂有几百种，而且新的萃取剂不断出现。实际应用中，对萃取剂的基本要求是：良好的选择性，水溶性小，萃取容量大，易反萃，稳定和安全，比重小，表面张力大，粘度低，沸点和闪点高。稀土萃取剂主要包括：中性磷类，酸性磷类，有机胺类，中性含氧类，螯合型及其它。
（三）萃取分离稀土元素的应用
1．从非稀土元素中分离稀土元素
稀土元素独特的物理性质和化学性质，使得稀土的应用范围非常广泛。为了测定各种不同性质材料中的稀土元素含量，首先要排除非稀土元素的干扰，而液-液萃取分离微量稀土元素简便、快速和效果好，被广泛采用。
2．稀土元素的分组萃取分离
在实际应用中经常遇到将稀土元素分为铈组和钇组进行分组测定。但是铈组和钇组之间无明确的界限，往往依据具体的分离方法来确定分离的界线。常用的方法有：
（1）磷酸二丁酯（DBP）萃取法。用DBP萃取时可将稀土分为铈组和钇组。当Ce3+被氧化为Ce4+时，在较强的酸度下用DBP萃取Ce4+，与三价稀土元素分离。在c（HNO3）=0.94mol/L中用c（C8H19O4P）=0.3-0.4mol/LDBP的四氯化碳溶液萃取，铈组稀土留在溶液中，钇组稀土进入有机相，用c（HCl）=5mol/L反萃有机相中的钇组稀土，然后分别用吸光光度法测定其分组含量。
（2）P204萃取法。在c（HNO3）=0.7-0.9mol/L介质中，P204能萃取钇组稀土而不萃取铈组稀土，但Sm、Gd被部分萃取。矿石样品中铈组和钇组的分离，首先用PMBP-苯萃取全部稀土，经反萃后再用P204-苯（或二甲苯）溶液从总稀土中萃取钇组稀土，铈组稀土留在水相中。
3．单一稀土元素的萃取分离
由于稀土元素性质十分相似，单一稀土的萃取分离较困难，相邻稀土元素的萃取分离往往需要进行数十级萃取才能分离完全。而在稀土的应用和检测中，需要单一稀土的分离测定，萃取分离单一稀土建立在某些稀土价态变化及单一稀土性质差别较大基础上，实际效果要比色谱差。
（1）铈的萃取分离
Ce3+很容易氧化成Ce4+，在HNO3介质中可用多种含氧有机溶剂进行萃取（见表6-5）。TBP、P204、PMBP、P507等也是常用的Ce4+的萃取剂。
表6-5 各种含氧有机溶剂萃取剂对Ce(NO3)4的萃取率
PMBP萃取分离法 在含铈的溶液中，加入抗坏血酸和磺基水杨酸掩蔽铁，用氨水及盐酸调节溶液为微酸性，加入pH5.5的缓冲溶液和2.8g/LPMBP-苯溶液，萃取1min，弃去水相，有机相中加入溴水，振荡1min，放置30min，弃去水相，用pH2.4甲酸反萃液将非铈稀土元素反萃下来，再用有固体抗坏血酸的磺基水杨酸-盐酸混合液（pH2.4）将铈还原并反萃如水相。
（2）钇的萃取分离
用萃取分离法进行钇与其它稀土元素分离，步骤比较麻烦，可以在一定范围内应用。例如，根据PMBP对稀土元素的配位能力是随着原子序数的增加而增强，钇的配位能力在钆和镝之间，同时与PMBP的浓度和反萃取稀土的甲酸浓度成正比，因此利用c(C17H14N2O2)=0.001-0.0025mol/L PMBP-苯溶液萃取全部稀土，再将PMBP的浓度升至0.07mol/L，用0.025%（V/V）甲酸洗涤PMBP-苯溶液除去轻稀土，再将PMBP浓度调节至0.1mol/L左右，用1%（V/V）甲酸溶液反萃取钇，而其他重稀土留在有机相内。本法适用于0.001%-1%钇的测定。
（四）溶液中物质的萃取操作及其注意事项
表6-6 溶液中物质的萃取操作及其注意事项
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