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本发明公开了一种提高二‑(2‑乙基己基)膦酸酯(P204)+二(2, 4, 4‑三甲基戊基)次膦酸(Cyanex272)组成的二元萃取体系对稀土La、Ce、Pr和Nd分离性能的方法;本发明在萃取阶段使用有机羧酸作络合剂添加至水相料液中,然后在非皂化条件下由膦酸类萃取剂二(2‑乙基己基磷酸)和二(2, 4, 4‑三甲基戊基)次磷酸混合的二元萃取剂直接进行萃取,负载有机相经过反萃洗脱后,循环使用,继续萃取分离稀土。本发明使P204‑Cyanex272二元萃取体系在非皂化条件下能高效分离稀土元素,并且分离效果优于传统工业中P204皂化体系和P507皂化体系,同时萃取体系重复循环利用率高,较低反萃,降低工业成本。