稀土分离和废水处理涉及的萃取、吸附和膜分离过程及其离子迁移效率的改善对于提高分离效率，降低原料消耗和废物利用成本起着非常重要的作用。本论文围绕多相体系中稀土和铵离子的迁移特征和分离应用开展研究，包括：以碳酸稀土为皂化剂来制备稀土皂化P507-煤油有机相。系统研究了碳酸稀土用量、硫酸根、游离稀土离子浓度、相比和接触时间对稀土萃取率、分相性能和稀土负载浓度的影响。结果表明：当P507-煤油有机相、固体碳酸稀土与含游离稀土浓度在1mmol/L以上的水相混合时，可以快速反应形成稀土皂化有机相。证明了游离稀土离子的存在使受动力学条件限制的直接皂化反应变成稀土萃取和碳酸稀土溶解两个分立的反应，促进了稀土向有机相的传质过程。设计并实现了P507-煤油有机相的多级逆流稀土皂化过程，确定了连续产出负载稀土浓度在0.12mol/L以上合格有机相并使水相保持循环的最佳的萃取相比为1:1。研究了高分子膜隔离的Fe溶胶用于吸附氨氮和稀土的条件和特征，证明在pH=1.0-5.5内铁溶胶对铵离子的吸附符合Langmuir吸附规律，吸附平衡时间为70min，饱和吸附量可达约130ug/ml。在经过胶体五级逆流吸附后，不仅可使废水中的铵离子浓度达到国家排放标准（15ppm以下），在碱性条件下铁溶胶被破坏从而使吸附的铵解吸，实现铵的回收。而共存的稀土离子主要通过扩散作用在膜内外迁移，并未与溶胶发生较高效率的吸附反应。用双极膜电渗析来处理含铵稀土废水，考察了电压，酸碱初始浓度，时间和流量与淡化室和酸碱室相关离子浓度的变化关系。证明稀土离子可以透过阳离子膜并与双极膜水解离产生的羟基形成沉淀而堵塞膜孔。在25V的操作电压，酸室HCl初始浓度为0.025mol/L，低浓度氨氮（500ppm以下）废水流量在80L/h的条件下可使淡水室出水达到排放要求，并使酸室和碱室的浓度提高。对于高浓度氨氮废水(如1-4mol/L)可直接进双极膜水解离器使氨氮浓度降低到100ppm以下并产生1-2mol/L的酸碱，据此，设计了处理含氨稀土废水的工艺流程，包括吸附沉淀稀土，低浓度废水进电渗析器实现达标排放和增浓，高浓度废水进双极膜水解离器制酸碱等过程。