稀土化学与稀土材料

1、关于本课程：关于本课程：1）学习本课程的意义。）学习本课程的意义。2）本课程与其他专业基础课的相同和不同点）本课程与其他专业基础课的相同和不同点 a）理论知识不多，应用部分较多。）理论知识不多，应用部分较多。 b）相应的教学模式不同。）相应的教学模式不同。 c）对学生的要求不同。）对学生的要求不同。 d）考核方式有区别。）考核方式有区别。 考察国内一流大学化学及应用化学专业的的考察国内一流大学化学及应用化学专业的的课程设置；考虑我校应化专业的具体要求；课程设置；考虑我校应化专业的具体要求；根据我校的具体现状，总结几轮的教学经验根据我校的具体现状，总结几轮的教学经验和教训，建构一个有利于人才培养

2、过程的教和教训，建构一个有利于人才培养过程的教学框架。学框架。 具体形式为：教师课堂讲授（具体形式为：教师课堂讲授（14学时）全学时）全班学生查资料准备好班学生查资料准备好ppt学生分别讲授学生分别讲授（18学时）教师总结试卷考核加平时成学时）教师总结试卷考核加平时成绩完成教学。绩完成教学。 关于本课学习方式关于本课学习方式1）教师课堂讲授稀土基本知识。（老师讲）教师课堂讲授稀土基本知识。（老师讲）2）学生查阅资料，课堂讨论。（学生参与）学生查阅资料，课堂讨论。（学生参与）3）学生课堂讲相关的知识。（学生讲）学生课堂讲相关的知识。（学生讲）3）习题、复习思考题。）习题、复习思考题。4）课堂考试

3、（结束时）课堂考试（结束时）5）交文字资料和讲课的）交文字资料和讲课的ppt。作为平时成绩。作为平时成绩。 本课程为考试课，成绩按本课程为考试课，成绩按100分计。其中期末考分计。其中期末考试占试占60，上课考察，上课考察20，平时成绩占，平时成绩占20。 稀土化学稀土化学是应用化学及材料类专业的专业基础是应用化学及材料类专业的专业基础课。它是该专业学生知识结构中的重要一课，学生课。它是该专业学生知识结构中的重要一课，学生通过本课程的学习，将了解我国稀土资源的分布，通过本课程的学习，将了解我国稀土资源的分布，熟悉和掌握各种稀土元素的化学和物理性质，了解熟悉和掌握各种稀土元素的化学和物理性质，了

4、解稀土的一般提取方法。更重要的是要了解稀土在材稀土的一般提取方法。更重要的是要了解稀土在材料各学科中的应用，使其开阔思路，为以后的工作料各学科中的应用，使其开阔思路，为以后的工作打下专业基础。同时通过学习，也可以使学生得到打下专业基础。同时通过学习，也可以使学生得到一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。一般科学方法的训练和逻辑思维能力的培养。1）稀土元素的重要性：）稀土元素的重要性： 能源能源, 信息和材料信息和材料 三大重要支柱三大重要支柱. 稀土元素由于其结构的特殊性而具备稀土元素由于其结构的特殊性而具备了其他元素所不具备的光、电、磁等特性，了其他元素所不具备的光、电、磁等特性，从而可以

5、制备出许多应用于高新技术的新从而可以制备出许多应用于高新技术的新材料。故被人们称为新材料的宝库。是当材料。故被人们称为新材料的宝库。是当今世界科学的重要研究方向之一。今世界科学的重要研究方向之一。 一般来说，我们把位于元素周期表的第三副一般来说，我们把位于元素周期表的第三副族，族， 包括钪（包括钪（Sc，）、钇（，）、钇（Y，）和镧系元素，）和镧系元素 包括镧（包括镧（La，）、铈（，）、铈（Ce，）、镨，）、镨(Pr，)、钕钕(Nd)、钷、钷(Pm)、钐、钐(Sm)、铕、铕(Eu)、钆、钆(Gd)、铽铽(Tb)、镝、镝(Dy)、 钬钬(Ho)、铒、铒(Er)、铥、铥(Tm)、镱镱(Yb)、镥

6、、镥(Lu) 的十七种元素总称为的十七种元素总称为 稀土元素稀土元素。 1）由于钪的性质与其他元素有很大的差别，）由于钪的性质与其他元素有很大的差别，所以一般来说我们所常指的稀土元素都是所以一般来说我们所常指的稀土元素都是指除钪以外的指除钪以外的16个元素。个元素。2）稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿）稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的，物中发现的，“土土”是按当时的习惯，称是按当时的习惯，称不溶于水的物质，故称稀土。不溶于水的物质，故称稀土。 稀土元素最早由芬兰著名化学家稀土元素最早由芬兰著名化学家加多林加多林（J ，Gadolin）于）于1794年年发现的。他在硅发现的。他

7、在硅铍钇矿中发现了铍钇矿中发现了“钇土钇土”即氧化钇。由于即氧化钇。由于分离困难，直到分离困难，直到1947年年才全部完成了才全部完成了15个个稀土元素的分离。前后研究工作由多位科稀土元素的分离。前后研究工作由多位科学家持续了学家持续了近一个半世纪近一个半世纪才完成。才完成。 一个电子的运动状态要从一个电子的运动状态要从4个方面来进行描个方面来进行描 述，述，即它所处的即它所处的 电子层电子层(K、L、M，主量子数），主量子数）、 电子亚层电子亚层（s、p、d、f，角量子数），角量子数）、 电子云的伸展方向电子云的伸展方向 （s电子云是球形对称的，电子云是球形对称的，在空间各个在空间各个方向方

8、向上伸展的程度相同。上伸展的程度相同。P电子云在电子云在空间有三个伸展空间有三个伸展 方向。方向。d电子云可以有五种伸展电子云可以有五种伸展方向，方向，f电子云可以有七种伸展方向，磁量子数）电子云可以有七种伸展方向，磁量子数） 电子的自旋方向电子的自旋方向（ ， ，自旋量子数），自旋量子数） 处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地按按能量最低原理能量最低原理排布。另外，由于电子不可能排布。另外，由于电子不可能都挤在一起，它们还要遵守都挤在一起，它们还要遵守保里不相容原理和保里不相容原理和洪特规则洪特规则。一般而言，在这三条规则的指导下，。一般而言，在这三条

9、规则的指导下，可以推导出元素原子的核外电子排布情况可以推导出元素原子的核外电子排布情况 。但是对于多电子元素，还要考虑但是对于多电子元素，还要考虑钻穿效应和屏钻穿效应和屏蔽效应蔽效应。 电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低电子在原子核外排布时，要尽可能使电子的能量最低。 电子本身就是一种物质，它在一般情况下总想处于一种较为电子本身就是一种物质，它在一般情况下总想处于一种较为安全（或稳定）的一种状态（基态），也就是能量最低时的状态。安全（或稳定）的一种状态（基态），也就是能量最低时的状态。 当有外加作用时，电子也是可以吸收能量到能量较高的状态当有外加作用时，电子也是可以吸收能量到能量较

10、高的状态（激发态），但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。（激发态），但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。 一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按s、p、d、f（我们称为轨道）的次序增高的。这两种作用的总结果（我们称为轨道）的次序增高的。这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序：可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p 在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全

11、相同在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，即的两个电子存在，即每一个轨道中只能容纳两个自旋方每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子向相反的电子。这就是保里不相容原理。这就是保里不相容原理。 根据保里不相容原理：根据保里不相容原理：s亚层只有亚层只有1个轨道，可以容个轨道，可以容纳两个自旋相反的电子；纳两个自旋相反的电子；p亚层有亚层有3个轨道，总共可以个轨道，总共可以容纳容纳6个电子；个电子；f亚层有亚层有5个轨道，总共可以容纳个轨道，总共可以容纳10个电个电子。我们还得知：第一电子层（子。我们还得知：第一电子层（K层）中只有层）中只有1s亚层，亚层，最多容纳两个电子

12、；第二电子层（最多容纳两个电子；第二电子层（L层）中包括层）中包括2s和和2p两个亚层，总共可以容纳两个亚层，总共可以容纳8个电子；第个电子；第3电子层（电子层（M层）层）中包括中包括3s、3p、3d三个亚层，总共可以容纳三个亚层，总共可以容纳18个电个电子子第第n层总共可以容纳层总共可以容纳2n2个电子。个电子。 洪特规则有两方面的含义：洪特规则有两方面的含义： 一、电子在原子核外排布时，将尽可能分占不一、电子在原子核外排布时，将尽可能分占不 同的轨道，且自旋平行；同的轨道，且自旋平行； 二、对于同一个电子亚层，当电子排布处于二、对于同一个电子亚层，当电子排布处于 全满（全满（s2、p6、d

13、10、f14） 半满（半满（s1、p3、d5、f7） 全空（全空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定。）时比较稳定。 由于其他由于其他电子电子对某一电子的排斥作用而抵对某一电子的排斥作用而抵消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷消了一部分核电荷，从而引起有效核电荷的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，的降低，削弱了核电荷对该电子的吸引，这种作用称为这种作用称为屏蔽作用或屏蔽效应屏蔽作用或屏蔽效应 一般来说，内层电子对外层电子的屏蔽作一般来说，内层电子对外层电子的屏蔽作用大。用大。 在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避在原子核附近出现的概率较大的电子，可更多地避免其余电子的屏蔽，受到核的较强

14、的吸引而更靠近核，免其余电子的屏蔽，受到核的较强的吸引而更靠近核，这种进入原子内部空间的作用叫做钻穿效应。这种进入原子内部空间的作用叫做钻穿效应。 钻穿能力：钻穿能力： ns np nd nf 与与屏蔽效应屏蔽效应相反，外层电子有钻穿效应。外层角量相反，外层电子有钻穿效应。外层角量子数小的能级上的电子，如子数小的能级上的电子，如4s电子能钻到近核内层空间电子能钻到近核内层空间运动，这样它受到其他电子的屏蔽作用就小，受核引力运动，这样它受到其他电子的屏蔽作用就小，受核引力就强，因而电子能量降低，造成就强，因而电子能量降低，造成E（4s） E(3d) 。钻。钻穿效应可以解释原子轨道的穿效应可以解释

15、原子轨道的能级交错能级交错现象。现象。 钪钪的原子序数是的原子序数是21，原子结构应该是：，原子结构应该是：1s22s22p63s23p63d14s2（这里也是先填充（这里也是先填充4s轨轨道，后填充道，后填充3d轨道，轨道，钻穿效应钻穿效应）。）。 钇钇原子序数为原子序数为39，应有，应有5层电子。第一、二、三层电子。第一、二、三层填满后，填充层填满后，填充4s、4p轨道，然后先在轨道，然后先在5s轨道轨道上填入上填入2个电子，最后将剩下的个电子，最后将剩下的1个电子填入个电子填入4d轨道中得轨道中得1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。 图中有两个元素是特列：图中

16、有两个元素是特列： 58号铈元素，实验测定出它的结构是号铈元素，实验测定出它的结构是Xe6s24f15d1； 64号元素钆是号元素钆是Xe6s24f75d1，而不是，而不是6s24f8； 第一，所有稀土原子最外层都是第一，所有稀土原子最外层都是s2结构，这就结构，这就决定所有稀土金属都是活泼金属；决定所有稀土金属都是活泼金属； 第二，次外层具有第二，次外层具有nd 01 ns2np6结构，对于结构，对于Sc、Y、La、Ce、Gd和和Lu具有具有nd1ns2np6结构，对结构，对于其余稀土原子具有于其余稀土原子具有5d05s25p6结构，这就决定结构，这就决定了了3价稀土离子均具有价稀土离子均具

17、有ns2np6稳定结构；稳定结构； 第三、从铈到镥，电子开始填充在倒数第第三、从铈到镥，电子开始填充在倒数第三层的三层的4f轨道上。这种填充方式，使得从轨道上。这种填充方式，使得从 镧到镥，最外层和次外层电子结构基本相镧到镥，最外层和次外层电子结构基本相同，只是倒数第三层上同，只是倒数第三层上4f电子数不同。电子数不同。 由于元素原子的性质主要决定于最外层电由于元素原子的性质主要决定于最外层电子结构，但也受次外层和微弱地受倒数第子结构，但也受次外层和微弱地受倒数第三层电子结构的影响，因此镧系元素尤其三层电子结构的影响，因此镧系元素尤其是镧系元是镧系元 素的化合物的素的化合物的物理性质和化学性物

18、理性质和化学性质表现出极大的相似性和一定程度的有规质表现出极大的相似性和一定程度的有规律的变化趋势。律的变化趋势。 镧系收缩镧系收缩是指从镧到镥随着原子序数的增加，是指从镧到镥随着原子序数的增加，它们的原子半径、离子半径均逐渐减小的现象。它们的原子半径、离子半径均逐渐减小的现象。 镧系收缩是由镧系原子和离子的特殊电子结构镧系收缩是由镧系原子和离子的特殊电子结构引起的。从钪到镧，原子序数增加很多，即核引起的。从钪到镧，原子序数增加很多，即核电荷增加很多，核外电子也增加很多，而且电电荷增加很多，核外电子也增加很多，而且电子层数也逐一增加。子层数也逐一增加。 Sc有有4层电子，最外层为层电子，最外层

19、为4s2。Y有有5层电子，层电子，最外层为最外层为5s2。而镧有。而镧有6层电子，最外层为层电子，最外层为6s2。因此，它们的原子半径、离子半径必。因此，它们的原子半径、离子半径必然依次增大。然依次增大。 对于镧系元素，从镧到镥随着原子序数的对于镧系元素，从镧到镥随着原子序数的逐渐增大，原子半径、离子半径却逐渐减逐渐增大，原子半径、离子半径却逐渐减小（见表小（见表2-3）。）。收缩更加明显1、根据电子组态的特点，随原子序数的增大，、根据电子组态的特点，随原子序数的增大，新增加的原子不是填充到最外层而是填入倒数新增加的原子不是填充到最外层而是填入倒数第三层的第三层的4f轨道，它比轨道，它比6S和

20、和5S、5P轨道对核轨道对核电荷有较大的屏蔽效应，故最外层的电子受核电荷有较大的屏蔽效应，故最外层的电子受核的引力只是缓慢增加，从而导致原子半径呈缓的引力只是缓慢增加，从而导致原子半径呈缓慢缩小的趋势；慢缩小的趋势；2、离子比原子少一电子层，失去最外层、离子比原子少一电子层，失去最外层6S电子电子后，处于倒数第二层的后，处于倒数第二层的4f轨道对核的屏蔽作用轨道对核的屏蔽作用减小，因此离子半径的收缩比原子半径明显得减小，因此离子半径的收缩比原子半径明显得多。多。 1） 处于第三周期的钪离子处于第三周期的钪离子Sc 3+半径接近镥半径接近镥离子离子Lu 3+，钇离子，钇离子Y 3+半径落在半径落

21、在Er 3+之下，之下，在铕离子在铕离子Eu 3+附近，因此自然界中附近，因此自然界中钪、钇常钪、钇常同镧系元素铒共生同镧系元素铒共生，成为稀土元素的成员。，成为稀土元素的成员。 2）镧系收缩使它后面各族过渡元素的原子半）镧系收缩使它后面各族过渡元素的原子半径和离子半径分别与同族上面一个元素极径和离子半径分别与同族上面一个元素极为接近，为接近， 例如例如、由于镧系收缩，使得、由于镧系收缩，使得B族中的族中的锆锆（Zr，镧系之前）和铪，镧系之前）和铪（Hf，镧系之后），镧系之后），B族中的族中的铌（铌（Nb，镧系之前）和钽，镧系之前）和钽（Ta，铪之后），铪之后），B族中的族中的钼（钼（Mo，镧

22、系之前），镧系之前）和钨和钨（W，钽之后）以及，钽之后）以及B族中的族中的锝锝Tc（镧系之前）和铼（镧系之前）和铼（Re，钨之后）的原子，钨之后）的原子半径和离子半径很相近，化学性质相似，半径和离子半径很相近，化学性质相似，造成分离上的困难。造成分离上的困难。Zr和和Hf，Nb和和Ta在自在自然界矿物中共生，且彼此难于分离。然界矿物中共生，且彼此难于分离。 什么叫稀土？写出所有稀土元素的名称及什么叫稀土？写出所有稀土元素的名称及符号。符号。 从哪几个方面可以描述一个电子的运动状从哪几个方面可以描述一个电子的运动状态？原子核外电子排布需要遵循哪几个原态？原子核外电子排布需要遵循哪几个原理？具体内

23、容为？理？具体内容为？ 什么叫屏蔽效应、钻穿效应？什么叫屏蔽效应、钻穿效应？ 写出稀土元素镧、钪、钆的核外电子排布写出稀土元素镧、钪、钆的核外电子排布方式。方式。 稀土电子结构具有哪几个显著特点？稀土电子结构具有哪几个显著特点？ 什么叫镧系收缩？其特点和结果如何？什么叫镧系收缩？其特点和结果如何？ 生于生于1931年年7月月15日，广东广州人。日，广东广州人。1995年当选年当选中国科学院院士。中国科学院院士。 1952年毕业于北京大学工学院化工系（年毕业于北京大学工学院化工系（19481950年，中山大学化工系；年，中山大学化工系；19501952年，北京大学化年，北京大学化工系；工系；19

24、52年院系调整至清华大学化工系），年院系调整至清华大学化工系）， 毕业后到中国科学院长春应用化学研究所从事稀土毕业后到中国科学院长春应用化学研究所从事稀土研究工作至今已研究工作至今已40余年。历任稀土研究室课题组组余年。历任稀土研究室课题组组长和室主任，所学术委员会主任，中国稀土学会发长和室主任，所学术委员会主任，中国稀土学会发光专业委员会主任，发光学会副理事长，光专业委员会主任，发光学会副理事长，稀土稀土、化学学报化学学报、中国化学中国化学、无机化学报无机化学报、应用化学应用化学副主编和副主编和1989年第二届国际稀土光谱年第二届国际稀土光谱讨论会主席，讨论会主席，1997年第三届国际年第三

25、届国际F元素会议国际科元素会议国际科学委员会会员。学委员会会员。 第八、九届全国政协委员。第八、九届全国政协委员。 19521954年参加了从独居石提取钍和混合稀士的研年参加了从独居石提取钍和混合稀士的研究和建厂工作，所得的钍满足了锦州石油六厂合成石油究和建厂工作，所得的钍满足了锦州石油六厂合成石油所用催化剂的需要。所用催化剂的需要。 19541955年建立了从含钒炉渣中提取五氧化二钒的年建立了从含钒炉渣中提取五氧化二钒的中间工厂，全套设备移交工厂。中间工厂，全套设备移交工厂。 1958年组织和参加了从独居石的混合稀土和包头稀土年组织和参加了从独居石的混合稀土和包头稀土尾矿中提取分离稀土的中间

26、工厂的建立，研究和综合了尾矿中提取分离稀土的中间工厂的建立，研究和综合了分级沉淀，分级结晶，氧化还原，离子交换和溶剂萃取分级沉淀，分级结晶，氧化还原，离子交换和溶剂萃取等分离方法，获得了除钷（等分离方法，获得了除钷（Pm）以外的全部单一纯稀）以外的全部单一纯稀土。土。 19521962期间，提出了工业用的铈的湿法空气氧化法和利用期间，提出了工业用的铈的湿法空气氧化法和利用钇的位置变化来分离钇的原理和萃取法，提出了分离稀土的流程，钇的位置变化来分离钇的原理和萃取法，提出了分离稀土的流程，同时并开展了稀土配位化学、萃取化学等溶液化学的研究。提出同时并开展了稀土配位化学、萃取化学等溶液化学的研究。提

27、出了不用贵重仪器分析镧、铈、钕、铽、镱（了不用贵重仪器分析镧、铈、钕、铽、镱（La、Ce、Nd、Eu、Tb、Yb）等稀土的方法。）等稀土的方法。 19721977年组织和参加研制掺钕的铝酸钇激光晶体，年组织和参加研制掺钕的铝酸钇激光晶体，用于炮兵测距；组织和参加了无机液体激光物质及稀土用于炮兵测距；组织和参加了无机液体激光物质及稀土发光材料的研制与推广。上述稀土的提取、分离、分析发光材料的研制与推广。上述稀土的提取、分离、分析与应用工作获得与应用工作获得1978年全国科学大会奖。年全国科学大会奖。 80年代后开展稀土固体化学和非三价稀土化学的基础研年代后开展稀土固体化学和非三价稀土化学的基础研

28、究，合成了一系稀土无机和有机化合物，研究其光谱和究，合成了一系稀土无机和有机化合物，研究其光谱和发光性质与磁化学。首次实现铽（发光性质与磁化学。首次实现铽（Tb）和镨（）和镨（Pr）的）的光氧化和四价铽（光氧化和四价铽（Tb）的萃取分离；并提出在空气下）的萃取分离；并提出在空气下钐、铕、镱、铥（钐、铕、镱、铥（Sm、Eu、Yb、Tm）在一些硼酸盐）在一些硼酸盐发光材料中还原成二价简便与安全的新方法。发光材料中还原成二价简便与安全的新方法。 为开发我国南方特有的稀土离子吸附型矿中量丰富的镝为开发我国南方特有的稀土离子吸附型矿中量丰富的镝（DY）和钆（）和钆（Gd）在发光材料中的应用，与韩国合作）

29、在发光材料中的应用，与韩国合作研制镝（研制镝（Dy）在高压汞灯中的应用，并通过吉林省科）在高压汞灯中的应用，并通过吉林省科委的鉴定。近年，研制出新型的掺镝（委的鉴定。近年，研制出新型的掺镝（Dy）的长余辉）的长余辉夜光材料，提出了可隆低全盛温度的湿化学法，获得高夜光材料，提出了可隆低全盛温度的湿化学法，获得高亮度和余辉材料，提出了可合成温度的湿化学法，获得亮度和余辉材料，提出了可合成温度的湿化学法，获得高亮度和余辉时间长的稀土夜光材料。高亮度和余辉时间长的稀土夜光材料。 培养硕士博士生多名。培养硕士博士生多名。1990年由新加坡世界科学年由新加坡世界科学出版社（出版社（World Scient

30、ific）出版）出版（稀土光谱）的英文论文集一本，（稀土光谱）的英文论文集一本，1993年由河南科学出版社年由河南科学出版社稀土化学稀土化学专著一本，专著一本，1994年主编年主编变价稀土元素化学与物理变价稀土元素化学与物理会议论会议论文集一本。在国内外发表学术论文文集一本。在国内外发表学术论文230余篇，获余篇，获钇钇钡钡铜铜银银氧高温超导体的发明专利一项。氧高温超导体的发明专利一项。 曾应邀赴法国进行合作研究和赴德国作访问曾应邀赴法国进行合作研究和赴德国作访问学者，赴韩国讲学，赴泰国、韩国、巴西、俄罗学者，赴韩国讲学，赴泰国、韩国、巴西、俄罗斯邀请报告，赴美、法、日、澳、波、芬参加国斯邀请

31、报告，赴美、法、日、澳、波、芬参加国际会议并顺访荷兰与瑞典。曾与香港城市理工大际会议并顺访荷兰与瑞典。曾与香港城市理工大学生物和化学系及美国新奥尔良大学物理系进行学生物和化学系及美国新奥尔良大学物理系进行合作。合作。 现正执行国家自然科学基金和国家重大基础现正执行国家自然科学基金和国家重大基础研究（研究（973）项目中的）项目中的“稀土功能材料的基础研稀土功能材料的基础研究究”资助的稀土基础研究项目。资助的稀土基础研究项目。 稀土元素是活泼的金属元素（稀土原子最外层稀土元素是活泼的金属元素（稀土原子最外层都是都是s2结构，这就决定所有稀土金属都是活泼结构，这就决定所有稀土金属都是活泼金属），其

32、活泼性仅次于碱金属和碱土金属。金属），其活泼性仅次于碱金属和碱土金属。 对于稀土原子，通常是首先给出对于稀土原子，通常是首先给出2个个s2电子，接电子，接着给出次外层的着给出次外层的1个个d电子（如果有的话）或者电子（如果有的话）或者给出倒数第三层的给出倒数第三层的1个个4f电子，形成电子，形成+3价离子价离子RE 3+。 镧系离子的化合价也可表现为非正常价态，即镧系离子的化合价也可表现为非正常价态，即非三价状态。这些非正常价态是由于某些镧系非三价状态。这些非正常价态是由于某些镧系元素在该系列中所处的特殊地位所致元素在该系列中所处的特殊地位所致 324TbYbLuTmErHoDyHfBaLaC

33、ePr NdPmSmEuGdCe 4+Sm 2+Yb 2+ 根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组。元素通常分为二组。 轻稀土（又称铈组）轻稀土（又称铈组）包括：包括： 镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕。镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕。 重稀土（又称钇组）重稀土（又称钇组）包括：包括： 钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇。钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇。 稀土元素在地幔中含量极微，但在地壳中的分布

34、却十分广稀土元素在地幔中含量极微，但在地壳中的分布却十分广泛，数量也不少，其中铈组元素为泛，数量也不少，其中铈组元素为0.01592%,钇组元素为钇组元素为0.0077%；比常见元素铜（；比常见元素铜（0.01%),锌锌(0.005%),锡锡(0.004%),铅铅(0.0016%),镍镍(0.008%),钴钴(0.003%)等都多。等都多。17种稀土元素的总量在地壳中占种稀土元素的总量在地壳中占0.0153% 稀土元素在地壳中的总分布为稀土元素在地壳中的总分布为0.0153%，其丰度比一，其丰度比一些常见元素还要多。些常见元素还要多。 在地壳中铈组元素的丰度比钇组元素要大。前者在地在地壳中铈组

35、元素的丰度比钇组元素要大。前者在地壳中的丰度为壳中的丰度为101g/t，后者约为，后者约为47g/t。 稀土元素的分布式不均匀的一般服从稀土元素的分布式不均匀的一般服从Oddo-Harkins规则，即原子序数为偶数的元素其含量较相邻的积水元规则，即原子序数为偶数的元素其含量较相邻的积水元素含量大。但有的矿物也有例外，如我国某些离子吸附素含量大。但有的矿物也有例外，如我国某些离子吸附型矿物中镧的含量却比原子序数为偶数的铈高。型矿物中镧的含量却比原子序数为偶数的铈高。 在地壳中稀土元素集中于岩石圈中，主要集中于花岗在地壳中稀土元素集中于岩石圈中，主要集中于花岗岩、伟晶岩、正长岩的岩石中，特别是在碱

36、性岩浆岩中岩、伟晶岩、正长岩的岩石中，特别是在碱性岩浆岩中更加富集。更加富集。 稀土元素不仅存在于地壳中，而且在海水、月球表面稀土元素不仅存在于地壳中，而且在海水、月球表面也有发现，但含量很少。也有发现，但含量很少。 稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，其赋存状态主要有三种：主要有三种：作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式作为矿物的基本组成元素，稀土以离子化合物形式赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分赋存于矿物晶格中，构成矿物的必不可少的成分。这类。这类矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈矿等。矿物通常称为稀土矿物，如独居石、氟碳铈

37、矿等。作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分作为矿物的杂质元素，以类质同象置换的形式，分散于造岩矿物和稀有金属矿物中，散于造岩矿物和稀有金属矿物中，这类矿物可称为含有这类矿物可称为含有稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。稀土元素的矿物，如磷灰石、萤石等。呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间呈离子状态被吸附于某些矿物的表面或颗粒间。这。这类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。这类状态的类矿物主要是各种粘土矿物、云母类矿物。这类状态的稀土元素很容易提取。稀土元素很容易提取。 已经发现的稀土矿物约有已经发现的稀土矿物约有250种，但具有工种，但具有工业价值的稀土矿物只有业价值的稀土矿物只有5

38、060种，目前具种，目前具有开采价值的只有有开采价值的只有10种种左右，现在用于工左右，现在用于工业提取稀土元素的矿物主要有业提取稀土元素的矿物主要有四种四种氟碳氟碳铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型铈矿、独居石矿、磷钇矿和风化壳淋积型矿矿，前三种矿占西方稀土产量的，前三种矿占西方稀土产量的95%以上。以上。独居石和氟碳铈矿中，轻稀土含量较高。独居石和氟碳铈矿中，轻稀土含量较高。磷钇矿中，重稀土和钇含量较高，但矿源磷钇矿中，重稀土和钇含量较高，但矿源比独居石少。比独居石少。 独居石又名独居石又名磷铈镧矿磷铈镧矿。 化学成分及性质化学成分及性质：(Ce,La,Y,Th)PO4。独居石溶于。独居

39、石溶于H3PO4、HClO4、H2SO4中。中。 晶体结构及形态：晶体结构及形态：单斜晶系，斜方柱晶类。晶体成板状，晶面单斜晶系，斜方柱晶类。晶体成板状，晶面常有条纹，有时为柱、锥、粒状。常有条纹，有时为柱、锥、粒状。 物理性质物理性质：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。半透明至透明。：呈黄褐色、棕色、红色，间或有绿色。半透明至透明。条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度条痕白色或浅红黄色。具有强玻璃光泽。硬度5.05.5。性脆。性脆。比重比重4.95.5。电磁性中弱。在。电磁性中弱。在X射线下发绿光。在阴极射线下射线下发绿光。在阴极射线下不发光。不发光。 用途：用途：主要用来提取稀土元素。

40、主要用来提取稀土元素。 产地：产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿床。最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰海。此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。 化学成分性质化学成分性质：(Ce，La)CO3F。氟碳铈矿易溶于稀。氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。 晶体结构及形态晶体结构及形

41、态：六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状：六方晶系。复三方双锥晶类。晶体呈六方柱状或板状。细粒状集合体。或板状。细粒状集合体。 物理性质物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。硬度：黄色、红褐色、浅绿或褐色。硬度44.5，性脆，比，性脆，比重重4.725.12， 用途：用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护导弹、发动机及耐热机械的重要零件。亦可用作防辐射线的防护

42、外壳等。此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。外壳等。此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。 目前，已知最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，目前，已知最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，其稀土氧化物平均含量为其稀土氧化物平均含量为56%。品位最高的工业氟碳铈矿矿床。品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。为主的氟碳铈矿。 化学成分及性质化学成分及性质：YPO4。成分中。成分中Y2O361.4，P2O538.6。有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、有钇族

43、稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。一般来说，磷钇铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。矿中铀的含量大于钍。磷钇矿化学性质稳定。 晶体结构及形态晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。 物理性质物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。条痕淡褐色。玻璃光泽，油脂光泽。硬度条痕淡褐色。玻璃光泽，油脂光泽。硬度45，比重，比重4.45.1，具有弱的多色性和放射性。具有弱的多

44、色性和放射性。 生成状态生成状态：主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于碱性花岗：主要产于花岗岩、花岗伟晶岩中。亦产于碱性花岗岩以及有关的矿床中。在砂矿中亦有产出。岩以及有关的矿床中。在砂矿中亦有产出。 用途用途：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料：大量富集时，用作提炼稀土元素的矿物原料。 淋积型稀土矿即离子吸附型稀土矿是我国特有的新淋积型稀土矿即离子吸附型稀土矿是我国特有的新型稀土矿物。所谓型稀土矿物。所谓“离子吸附离子吸附”系稀土元素不以化系稀土元素不以化合物的形式存在，而是呈离子状态吸附于粘土矿物合物的形式存在，而是呈离子状态吸附于粘土矿物中。这些稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需中

45、。这些稀土易为强电解质交换而转入溶液，不需要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得要破碎、选矿等工艺过程，而是直接浸取即可获得混合稀土氧化物。混合稀土氧化物。 这类矿的特点是这类矿的特点是：重稀土元素含量高，经济含量大，：重稀土元素含量高，经济含量大，品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半品位低，覆盖面大，多在丘陵地带，适于手工和半机械化开采，开采和浸取工艺简单。机械化开采，开采和浸取工艺简单。 风化壳淋积型稀土矿，主要分布在我国江西、广东、风化壳淋积型稀土矿，主要分布在我国江西、广东、湖南、广西、福建等地。湖南、广西、福建等地。 中国是世界上稀土资源最丰富的国家，全国已有中国是世界

46、上稀土资源最丰富的国家，全国已有22个省（区）先后发现一批稀土矿床，主要分布在内个省（区）先后发现一批稀土矿床，主要分布在内蒙、江西、广东、广西、四川、山东等地。蒙、江西、广东、广西、四川、山东等地。 1）1927年丁道衡教授发现白云鄂博铁矿年丁道衡教授发现白云鄂博铁矿 2）60年代中期发现江西、广东等地的风化淋积型年代中期发现江西、广东等地的风化淋积型（离子吸附型）稀土矿床（离子吸附型）稀土矿床 3）70年代初期发现山东微山稀土矿床年代初期发现山东微山稀土矿床 4）80年代中期发现四川凉山年代中期发现四川凉山“牦牛坪式牦牛坪式”大型大型 稀土矿床稀土矿床 中国稀土矿床在地域分布上具有面广而又

47、中国稀土矿床在地域分布上具有面广而又相对集中的特点相对集中的特点 全国稀土资源总量的全国稀土资源总量的98%分布在内蒙、江分布在内蒙、江西、广东、四川、山东等地区，形成北、西、广东、四川、山东等地区，形成北、南、东、西的分布格局，并具有北轻南重南、东、西的分布格局，并具有北轻南重的分布特点。的分布特点。 于中国地质构造的特殊性和稀土、稀有金于中国地质构造的特殊性和稀土、稀有金属成矿的复杂性和多样性，因而形成了多属成矿的复杂性和多样性，因而形成了多种成因类型的稀土矿床种成因类型的稀土矿床 我国不仅稀土资源丰富，而且还具有资源我国不仅稀土资源丰富，而且还具有资源质量方面的许多优势，不同的稀土矿床具

48、质量方面的许多优势，不同的稀土矿床具有不同的优势有不同的优势 蒙古语称蒙古语称“白云博格都白云博格都”，意为，意为“富饶的圣山富饶的圣山”。位于包头市正北约位于包头市正北约150公里处。稀土资源储量占全公里处。稀土资源储量占全国的国的97，为除中国以外世界总储量的，为除中国以外世界总储量的5倍多。倍多。白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，分白云鄂博矿是一座世界罕见的多金属共生矿床，分布在东西长公里，南北宽约公里，总面积布在东西长公里，南北宽约公里，总面积平方公里的范围内。现已探明矿体内蕴藏着平方公里的范围内。现已探明矿体内蕴藏着多种矿物，多种元素。矿物种类主要有铁、多种矿物，多种元素。矿

49、物种类主要有铁、铌和稀土矿物。其中铁矿储量亿吨，铌矿储铌和稀土矿物。其中铁矿储量亿吨，铌矿储量万吨，稀土矿工业储量万吨，占量万吨，稀土矿工业储量万吨，占全世界的，占全国的以上，因而被誉全世界的，占全国的以上，因而被誉为为“稀土之乡稀土之乡”。另外，还蕴藏着铜、石英石、莹。另外，还蕴藏着铜、石英石、莹石、磷灰石、软锰矿等多种矿物石、磷灰石、软锰矿等多种矿物 四川凉山四川凉山“牦牛坪式牦牛坪式”单一氟碳铈矿单一氟碳铈矿矿物粒矿物粒度粗，有害杂质含量低，易选冶，可直接入度粗，有害杂质含量低，易选冶，可直接入炉冶炼中间合金，工艺简单易行，成本低，炉冶炼中间合金，工艺简单易行，成本低，拥有资源质量优势。

50、拥有资源质量优势。 山东微山稀土矿山东微山稀土矿，为一典型的氟碳铈镧矿床，为一典型的氟碳铈镧矿床，稀土元素稀土元素La、Ce、Pr、Nd之和占稀土总量之和占稀土总量的的98%，稀土矿物粒度粗，有害杂质含量低，稀土矿物粒度粗，有害杂质含量低，稀土精矿易于深加工分离成单一稀土元素，稀土精矿易于深加工分离成单一稀土元素，亦具有明显的资源质量优势。亦具有明显的资源质量优势。 一、稀土选矿一、稀土选矿 选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物选矿是利用组成矿石的各种矿物之间的物理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，理化学性质的差异，采用不同的选矿方法，借助不同的选矿工艺，不同的选矿设备，借助不同的选矿工艺，

51、不同的选矿设备，把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害把矿石中的有用矿物富集起来，除去有害杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工杂质，并使之与脉石矿物分离的机械加工过程。过程。 稀土矿物中稀土氧化物含量只有百分之几，稀土矿物中稀土氧化物含量只有百分之几，甚至有的更低，为了满足冶炼的生产要求，甚至有的更低，为了满足冶炼的生产要求，在冶炼前经选矿，将稀土矿物与脉石矿物在冶炼前经选矿，将稀土矿物与脉石矿物和其它有用矿物分开，以提高稀土氧化物和其它有用矿物分开，以提高稀土氧化物的含量，得到能满足稀土冶金要求的稀土的含量，得到能满足稀土冶金要求的稀土精矿。精矿。 稀土矿的选矿一般采用稀土矿的选矿一般采用浮选

52、法浮选法，并常辅以，并常辅以重选、磁选重选、磁选组成多种组合的选矿工艺流程组成多种组合的选矿工艺流程 在矿山先将大矿石破碎后，用火车运至包在矿山先将大矿石破碎后，用火车运至包头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的任务头钢铁集团公司的选矿厂。选矿厂的任务是将是将Fe2O3从从33%提高到提高到55%以上，在锥形以上，在锥形球磨机上磨矿分级，再用圆筒磁选机选得球磨机上磨矿分级，再用圆筒磁选机选得6265% Fe2O3的一次铁精矿。其尾矿继的一次铁精矿。其尾矿继续进行浮选与磁选，得到含续进行浮选与磁选，得到含45% Fe2O3以以上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中，上的二次铁精矿。稀土富集在浮选泡沫中，

53、品位达到品位达到1015%。该富集物可用摇床选。该富集物可用摇床选出出REO含量为含量为30%的粗精矿，经选矿设备的粗精矿，经选矿设备再处理后，可得到再处理后，可得到REO60%以上的稀土精以上的稀土精矿。矿。 稀土冶炼方法有两种，即稀土冶炼方法有两种，即湿法冶金和火法冶金湿法冶金和火法冶金。 湿法冶金属湿法冶金属化工冶金方式，全流程大多处于溶液、化工冶金方式，全流程大多处于溶液、溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合溶剂之中，如稀土精矿的分解、稀土氧化物、稀土化合物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结物、单一稀土金属的分离和提取过程就是采用沉淀、结晶、氧化还原、溶剂萃取、

54、离子交换等化学分离工艺过晶、氧化还原、溶剂萃取、离子交换等化学分离工艺过程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法，它是工业分离程。现应用较普遍的是有机溶剂萃取法，它是工业分离高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂，产高纯单一稀土元素的通用工艺。湿法冶金流程复杂，产品纯度高，该法生产成品应用面广阔。品纯度高，该法生产成品应用面广阔。 火法冶金火法冶金工艺过程简单，生产率较高。稀土火法冶工艺过程简单，生产率较高。稀土火法冶炼主要包括硅热还原法制取稀土合金，熔盐电解法制取炼主要包括硅热还原法制取稀土合金，熔盐电解法制取稀土金属或合金，金属热还原法制取稀土合金等。火法稀土金属或合金，金属热还原法制取稀

55、土合金等。火法冶金的共同特点是在高温条件下生产。冶金的共同特点是在高温条件下生产。 稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳稀土精矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态。必须通过各种化学变化将稀土转等形态。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，经过溶解、化为溶于水或无机酸的化合物，经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产品或分离单一稀土的原料，这样的过为产品或分离单一稀土的原料，这样的过程称为程

56、称为稀土精矿分解稀土精矿分解也称为前处理。也称为前处理。 分解稀土精矿可分为三类，即分解稀土精矿可分为三类，即酸法、碱法酸法、碱法和氯化分解和氯化分解 酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢酸法分解又分为盐酸分解、硫酸分解和氢氟酸分解法等。碱法分解又分为氢氧化钠氟酸分解法等。碱法分解又分为氢氧化钠分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一分解或氢氧化钠熔融或苏打焙烧法等。一般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、般根据精矿的类型、品位特点、产品方案、便于非稀土元素的回收与综合利用、利于便于非稀土元素的回收与综合利用、利于劳动卫生与环境保护、经济合理等原则劳动卫生与环境保护、经济合理等原则选选择适宜的工艺

57、流程择适宜的工艺流程。 由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，由稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比分离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较复杂和困难的。较复杂和困难的。 主要原因有二个：主要原因有二个： 一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中都是稳定的三价态。稀土非常相近，在水溶液中都是稳定的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非

58、常相似，分离提纯极为困难。学性质非常相似，分离提纯极为困难。 二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物二是稀土精矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多（如铀、钍、铌、钽、钛、中伴生的杂质元素较多（如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等）。锆、铁、钙、硅、氟、磷等）。 稀土生产中采用的分离方法（湿法生产工稀土生产中采用的分离方法（湿法生产工艺）有：艺）有： （1）分步法（分级结晶法、分级沉淀法和）分步法（分级结晶法、分级沉淀法和氧化还原法）；氧化还原法）； （2）离子交换法；）离子交换法； （3）溶剂萃取法。）溶剂萃取法。 分步法分步法是利用化合物在溶剂中溶解的难易程度是利用

59、化合物在溶剂中溶解的难易程度（溶解度）上的差别来进行分离和提纯的。（溶解度）上的差别来进行分离和提纯的。 方法的操作程序方法的操作程序是：将含有两种稀土元素的化是：将含有两种稀土元素的化合物先以适宜的溶剂溶解后，加热浓缩，溶液合物先以适宜的溶剂溶解后，加热浓缩，溶液中一部分元素化合物析出来（结晶或沉淀）。中一部分元素化合物析出来（结晶或沉淀）。析出物中，溶解度较小的稀土元素得到富集，析出物中，溶解度较小的稀土元素得到富集，溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。溶解度较大点的稀土元素在溶液中也得到富集。 因为稀土元素之间的溶解度差别很小，必须重因为稀土元素之间的溶解度差别很小，必须重复操作多

60、次才能将这两种稀土元素分离开来复操作多次才能将这两种稀土元素分离开来 离子交换色层法的原理离子交换色层法的原理是：首先将阳离子交换树脂填充于是：首先将阳离子交换树脂填充于柱子内，再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一柱子内，再将待分离的混合稀土吸附在柱子入口处的那一端，然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀端，然后让淋洗液从上到下流经柱子。形成了络合物的稀土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的土就脱离离子交换树脂而随淋洗液一起向下流动。流动的过程中稀土络合物分解，再吸附于树脂上。就这样，稀土过程中稀土络合物分解，再吸附于树脂上。就这样，稀土离子一边吸附、脱离树脂，一边随