1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric

57 833 6

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 57
Dung lượng 810,24 KB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN CH+ : Nồng độ ban đầu của ion H+ CHNO3 : Nồng độ ban đầu của axit nitric CRE3+ : Nồng độ ban đầu của ion đất hiếm D : Hệ số phân bố DTPA : Axit dietylentr

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

- -

VŨ VĂN BỘ

CHIẾT TÁCH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM BẰNG TRIPHENYLPHOTPHIN OXIT (TPPO) TỪ MÔI

TRƯỜNG AXIT NITRIC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - 2012

Trang 2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Các đặc điểm và tính chất của nguyên tố đất hiếm 5

1.1.1 Vị trí, cấu tạo của nguyên tố đất hiếm 5

1.1.2 Số ôxi hóa của nguyên tố đất hiếm 5

1.1.3 Một số hợp chất của nguyên tố đất hiếm 6

1.1.4 Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm 7

1.2 Các phương pháp tách, phân chia các nguyên tố đất hiếm 7

1.2.1 Tách, phân chia các NTĐH 8

1.2.2 Tách, phân chia các NTĐH bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng 9

1.2.2.1 Cơ sở lí thuyết 9

1.2.2.2 Tác nhân chiết 10

1.2.2.3 Công nghệ chiết lỏng-lỏng 14

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 17

2.1 Các loại hóa chất chính 17

2.1.1 Tác nhân chiết và dung môi pha loãng 17

2.1.2 Dung dịch muối đất hiếm 17

2.1.3 Dung dịch đệm axêtat 18

2.1.4 Dung dịch chuẩn DTPA 18

2.1.5 Các loại hóa chất khác 18

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 19

2.3 Các phương pháp phân tích 19

2.3.1 Xác định nồng độ axit 19

2.3.2 Xác định hàm lượng tổng các NTĐH bằng phương pháp chuẩn độ complexon 19

Trang 3

2.3.3 Xác định hàm lượng từng NTĐH trong tổng đất hiếm bằng

phương pháp sắc ký trao đổi ion kết hợp với chuẩn độ vi lượng 20

2.3.4 Phân tích định lượng các nguyên tố bằng ICP 21

2.4 Xác định các thông số của quá trình chiết đất hiếm 21

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

3.1 Chiết Neođim và Ytri bằng Triphenylphotphin oxit( TPPO ) từ môi trường axit nitric 23

3.1.1 Ảnh hưởng của dung môi pha loãng đến hệ số phân bố D của Nd trong hệ Nd 3+ -TPPO-dung môi-HNO 3 24

3.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến hệ số phân bố của Nd, Y.26 3.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ tác nhân chiết đến hệ số phân bố và hệ số phân chia của Nd, Y trong hệ RE3+ -TPPO– Toluen- HNO3 28

3.1.4 Thành phần của phức chất Y 3+ được chiết trong hệ TPPO từ môi trường axit nitric 29

3.1.5 Ảnh hưởng của muối đẩy đến hệ số phân bố của Nd và Y 30

3.1.6 Đường đẳng nhiệt chiết của Nd và Y trong hệ TPPO từ môi trường axit nitric có và không có muối đẩy 33

3.2 Khả năng chiết, tách Ce từ đất hiếm nhẹ (La, Ce, Nd) 35

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

Trang 4

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

CH+ : Nồng độ ban đầu của ion H+

CHNO3 : Nồng độ ban đầu của axit nitric

CRE3+ : Nồng độ ban đầu của ion đất hiếm

D : Hệ số phân bố

DTPA : Axit dietylentriaminpentaaxetic

[H+]n : Nồng độ cân bằng của ion H+ trong pha nước

[H+]hc : Nồng độ cân bằng của ion H+ trong pha hữu cơ

HDEHP : Axit di (2-etylhexyl) photphoric

[RE3+]n : Nồng độ cân bằng của ion đất hiếm trong pha nước [RE3+]hc : Nồng độ cân bằng của ion đất hiếm trong pha hữu cơ

RE3+ : ion kim loại đất hiếm

NTĐH : Nguyên tố đất hiếm

PC88A : Axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic

TPPO : Triphenylphotphin oxit

Trang 5

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN

25

3 3 Sự phụ thuộc hệ số phân bố D của Y vào bản chất

muối đẩy trong hệ TPPO-Toluen

31

4 4 Sự phụ thuộc hệ số phân bố D của Nd vào bản chất

muối đẩy trong hệ TPPO-Toluen

32

5 5 Đường đẳng nhiệt chiết Nd , Y trong hệ TPPO -

0,5M/Toluen/ HNO 3 trường hợp không có muối đẩy

33

6 6 Đường đẳng nhiệt chiết Nd , Y trong hệ TPPO -

0,5M-Toluen- HNO 3 trường hợp có muối

34

Trang 6

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN

Số

1 1 Hệ số phân bố D của Nd , Y bằng tác nhân TP PO

tronh các dung môi khác nhau

24

2 2 Ảnh hưởng của nồng độ [H + ] đến hệ số phân bố D

của Nd, Y trong hệ RE 3+

-TPPO 0.5M – Toluen - HNO 3

27

3 3 Ảnh hưởng của nồng độ tác nhân chiết đến hệ số

phân bố và hệ số phân chia của Nd, Y trong hệ

RE 3+ -TPPO– Toluen- HNO 3

28

4 4 Sự phụ thuộc hệ số phân bố D của Nd, Y vào nồng

độ muối đẩy

31

5 5 Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến khả năng

rửa chiết các NTDH từ pha hữu cơ

35

6 6 Khả năng rửa chiết Ce(IV) từ pha hữu cơ bằng

HNO 3 4M + H 2 O 2 10%

36

7 7 Kết quả nghiên cứu La , Ce, Nd trong pha nước ,

pha hữu cơ sau 4 lần chiết

37

8 8 Thành phần La , Ce, Nd ban đầu và trong pha

nước sau 3 lần chiết

37

9 9 Thành phần các nguyên tố đất hiếm ban đầu và

trong pha hữu cơ

38

10 10 Thành phần La, Nd và Ce sạch sau khi rửa chiết

38

Trang 7

MỞ ĐẦU

Cùng với nhịp độ phát triển khoa học và công nghệ, các tính năng ưu việt của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) ngày càng được khám phá, ứng dụng vào đời sống trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ các nhà khoa học Từ nhiều năm nay, việc nghiên cứu triển khai công nghệ và ứng dụng đất hiếm đã đạt được những kết quả đầy thuyết phục Đặc biệt trong những năm cuối của thế kỷ 20, cùng với những phát triển mạnh của các nghành công nghiệp hiện đại, đất hiếm với những tính chất vật lý và hóa học vô cùng phong phú cho ta những ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghành kinh tế quốc dân Nguyên tố đất hiếm (NTĐH) là nguyên liệu không thể thiếu trong lĩnh vực chế tạo các vật liệu từ, vật liệu siêu dẫn, vật liệu hạt nhân Vật liệu từ chứa đất hiếm có mật

độ năng lượng từ cao giá thành rẻ, đã được ứng dụng nhiều trong việc chế tạo các động cơ điện, máy gia tốc proton, máy vi tính NTĐH được ứng dụng trong lĩnh vực luyện kim để chế tạo hợp kim trung gian, biến tính tăng chất lượng thép và hợp kim Trong lĩnh vực công nghệ thủy tinh các NTĐH được dùng làm chất khử màu, tạo màu cho thủy tinh, chế tạo lăng kinh, thấu kính chịu nhiệt, vật liệu mài bóng và thiết bị quang học đặc biệt NTĐH được sử dụng để sản xuất chất xúc tác trong công nghệ xử lý khí thải, công nghệ xúc tác hóa dầu và tổng hợp hữu cơ Đất hiếm còn được sử dụng như chế phẩm dinh dưỡng kích thích sinh trưởng cho cây trồng và mang lại hiệu quả kinh tế cao trong nông nghiệp

So với các nước trên thế giới, nước ta là một trong số các nước có tài nguyên phông phú về đất hiếm ( trữ lượng khá lớn khoảng 10 triệu tấn ôxit, loại mỏ đa dạng như đất hiếm nhẹ Đông Pao, Nam Nậm Xe, đất hiếm nặng như Yên Phú, Mường Hum, sa khoáng ven biển ) Do đó tiến hành nghiên cứu phương pháp phân chia, làm sạch các NTĐH từ nguồn đất hiếm trong nước và triển khai ứng dụng chúng là một vấn đề hết sức có ý nghĩa nhằm

Trang 8

thúc đẩy sự phát triển của nghành công nghệ khai thác chế biến đất hiếm, góp phần đáng kể vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước

Cũng vì vậy, từ nhiều năm ở nước ta đã có những nghiên cứu về phân tích [26], [37], xử lý quặng bằng phương pháp kiềm [34], [46] hoặc axit [7] và những nghiên cứu chế biến quặng đất hiếm Việt Nam [13,41,47] Từ nhiều năm nay các nguyên tố đất hiếm đã được sử dụng trong các lĩnh vực khoa học

kỹ thuật và đời sống [35,36,38] Nhìn chung hiện nay nhu cầu về nguyên tố đất hiếm trên thế giới vẫn còn lớn, khả năng tiêu thụ đất hiếm có thể tăng bất ngờ cùng với việc khám phá ra những lĩnh vực ứng dụng mới [27,77]

Trong thời gian qua, nhu cầu về tổng đất hiếm phân nhóm nhẹ có giảm song nhu cầu về một số oxit đất hiếm sạch như Nd, Gd, Sm, Eu, Tb, Y tiếp tục tăng, chủ yếu dùng để chế tạo các loại vật liệu mới như vật liệu từ chất lượng cao, vật liệu huỳnh quang dùng cho TV màu, đèn ống, Ngoài ra xêri oxit đang được nghiên cứu sử dụng trong lĩnh vực xúc tác xử lý khí thải

Khí thải xe máy, ô tô là một trong số nguồn khí làm ô nhiễm môi trường Để khắc phục vấn đề này, người ta đã lắp vào ống xả của xe một bộ phận chứa chất xúc tác lọc khí, chất này chuyển hoá khá triệt để các khí độc

CO, CH4 thành CO2 và nước, đồng thời làm tăng tốc độ phản ứng khử NO2thành N2 Từ lâu, các xúc tác chứa kim loại quý như Pt, Rd, đã được thử nghiệm vì có hoạt tính cao và khả năng làm sạch khí thải tốt nhưng giá thành đắt nên khó triển khai rộng rãi Hiện nay xúc tác chứa đất hiếm đang được chú ý vì tính bền nhiệt, bền hóa và có giá thành rẻ hơn

Ngoài ra, các hợp chất đất hiếm được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: gốm siêu dẫn; phân vi lượng cho cây trồng [12,28]; vật liệu từ ferit bari chứa đất hiếm; bột mài bóng thủy tinh; đá quý; bột huỳnh quang dùng chế tạo đèn ống compact, đèn ống dẫn dụ côn trùng; tấm tăng quang; bảo quản gỗ bằng cách ngâm tẩm dung dịch đất hiếm; [68]

Trang 9

Theo các tài liệu điều tra sơ bộ, trữ lượng đất hiếm ở Việt Nam khá lớn, chỉ tính riêng các mỏ Tây Bắc có thể tới vài triệu tấn Hiện nay ở một số tỉnh ven biển miền trung, quặng monazit cũng đang được khai thác và bán dưới dạng thô, nghĩa là chỉ qua công đoạn tuyển trọng lực, tuyển từ và tuyển điện

Để đáp ứng nhu cầu nói trên của thị trường, bên cạnh việc nâng cao công nghệ xử lý và hiệu suất làm giàu quặng đất hiếm, phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ và phương pháp sắc ký trao đổi ion đang được coi trọng trong qui trình tách, phân chia các đất hiếm sạch [31,32] So với phương pháp sắc ký trao đổi ion, phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ là phương pháp dễ tự động hóa, dễ triển khai mở rộng sản xuất, hiệu quả kinh tế cao

Từ năm 1990 đến nay, ở viện Khoa học Vật Liệu đã có nhiều công trình nghiên cứu chiết NTĐH bằng dung môi tributylphotphat (TBP) từ môi trường clorua-thioxianat [1], chiết nhiều bậc bằng dung môi TBP từ môi trường nitrat [23], môi trường axit tricloaxetic [3,33], bằng HDEHP từ môi trường clorua-thioxianat [1], môi trường HCl [23], bằng TBP+HDEHP từ môi trường nitrat [8,9,39], môi trường axit tricloaxetic [25], bằng TiAP và TiAp+HDEHP từ môi trường axit tricloaxetic [10,11,21], bằng PC88A từ môi trường HCl, HNO3 [34,42]

Trong luận văn này chúng tôi nghiên cứu khảo sát một số điều kiện để

chiết một số NTĐH bằng TPPO (Triphenylphotphin oxit) từ môi trường axit nitric, trong công trình này chúng tôi chọn TPPO làm tác nhân chiết vì TPPO hiện nay được xem là một tác nhân chiết tương đối mới và các công trình nghiên cứu chiết NTĐH với TPPO còn ít [2,3] Hơn nữa ưu điểm chính của TPPO so với các tác nhân khác như TBP, TiAP là độ hòa tan của TPPO trong nước nhỏ hơn các tác nhân chiết đã biết, khả năng chiết, tách các NTĐH bằng TPPO là rất lớn Do đó nghiên cứu chiết, tách một số NTĐH bằng TPPO trong môi trường nitrat rất có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Trang 10

Đề tài của luận văn nghiên cứu những nội dung chính sau:

1 Xác định các điều kiện, thông số, dung lượng và dung môi pha loãng trong quá trình chiết, tách một số NTĐH bằng tác nhân TPPO trong dung dịch axit nitric

2 Nghiên cứu khả năng chiết, tách một số NTĐH bằng TPPO từ môi trường axit nitric trong trường hợp có và không có muối đẩy

3 Xác định đường đẳng nhiệt chiết, thành phần phức chiết và định hướng chết tách xêri từ tổng đất hiếm bằng TPPO

Trang 11

NỘI DUNG CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Các đặc điểm và tính chất của nguyên tố đất hiếm

1.1.1 Vị trí, cấu tạo của nguyên tố đất hiếm

Trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học, ba nguyên tố thuộc nhóm III B là Scandi (z = 21), Ytri (z = 39), Lantan (z = 57) và 14 nguyên tố thuộc

họ Lantanit từ Xêri (z= 58) đến Luteti (z = 71) được gọi chung là các nguyên

tố đất hiếm Các NTĐH được chia thành hai nhóm :

NTĐH nhẹ (nhóm Xêri) gồm các nguyên tố Lantan (La), Xêri (Ce), Praseodymi (Pr), Neodymi (Nd), Promethi (Pm), Samari (Sm) và Europi (Eu)

NTĐH nặng (nhóm Ytri) gồm các nguyên tố Gadolini (Gd), Terbi (Tb), Dysprosi (Dy), Holmi (Ho), Enbi (Er), Thulium (Tm), Yterbi (Yb), Luteti

(Lu), Ytri (Y) và Scandi (Sc)

Các NTĐH có cấu trúc điện tử lớp ngoài cùng 4f2-14

5d0-16s2, chúng chỉ khác nhau số điện tử ở phân mức 4f, các điện tử ở phân mức này bị các điện

tử nằm trên phân mức 5s và 5p chắn mạnh và chịu tác dụng ít hơn trường lực của các phân tử, nguyên tử cận kề nên các NTĐH có tính chất tương tự nhau

và giống tính chất của các nguyên tố nhóm III B (Sc, Y, Ac) Các nguyên tố

La, Gd, Lu có một điện tử nằm trên phân mức 5d còn các NTĐH khác không

có là do có sự chuyển dịch điện tử từ mức 4f sang mức 5d để đạt trạng thái

bền

1.1.2 Số ôxi hóa của nguyên tố đất hiếm

Số ôxi hóa đặc trưng cho mọi NTĐH là +3 Số ôxi hóa +3 ở Sc, Y, Gd

và Lu được giải thích bằng khả năng nhường 3 điện tử hóa trị của cấu hình 1)d1 ns2 (n = 4,5,6), đối với các NTĐH còn lại được giải thích bằng sự xuất

Trang 12

(n-hiện cấu hình điện tử ở trạng thái kích thích 5d1

6s2 khi 1 điện tử ở phân mức 4f được chuyển lên phân mức 5d Ngoài ra, một số NTĐH còn có mức ôxi hóa dị thường +2 và +4 đây là điều kiện thuận lợi để tách một số NTĐH ra khỏi hỗn hợp

1.1.3 Một số hợp chất của nguyên tố đất hiếm

Oxit đất hiếm RE2O3 điều chế được bằng cách nung các hiđroxit RE(OH)3, cacbonat RE2(CO3)3 ; ở nhiệt độ cao trong không khí RE2O3 là các hợp chất rất bền, khó nóng chảy

Hiđroxit đất hiếm RE(OH)3 là những kết tủa vô định hình tạo ra khi cho dung dịch muối RE3+

tác dụng với NH3 hay kiềm Các hiđroxit đất hiếm hấp thụ CO2 trong không khí, chúng đều là bazơ và tính bazơ nằm giữa Al(OH)3

và Mg(OH)2

Nitrat đất hiếm RE(NO3)3.nH2O được điều chế bằng cách hòa tan các oxit hoặc hiđroxit trong HNO3 Các nitrat đất hiếm hút nước, đun nóng sẽ mất nước chuyển thành muối bazơ, không tan trong nước Độ bền nhiệt của các nitrat đất hiếm giảm dần từ La đến Lu Khi nhiệt phân hỗn hợp các nitrat đất hiếm đến 400 0

C tạo thành các nitrat bazơ khó tan đối với các NTĐH từ Er đến Lu RE(NO3)3 có khả năng tạo hợp chất kép với NH4NO3, độ tan của các muối kép này thường tăng khi số thứ tự nguyên tử tăng, vì vậy có thể sử dụng

sự khác nhau về độ tan của muối kép để tách, làm giàu các NTĐH bằng phương pháp kết tinh phân đoạn

Oxalat đất hiếm RE2(C2O4)3.nH2O được tạo ra khi thêm axit oxalic hoặc muối oxalat vào dung dịch trung tính hay axit yếu của các muối RE3+

là chất kết tủa xốp trắng và chuyển thành dạng tinh thể khi đun nóng Tan không đáng kể trong nước, độ tan của chúng tăng dần từ La đến Lu Kết tủa oxalat được sủ dụng trong trong việc tách, làm giàu các NTĐH ra khỏi các tạp chất

có Ca, Zn, Mg và các nguyên tố khác

Trang 13

1.1.4 Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm

Các ion đất hiếm có bán kính nhỏ, điện tích lớn và các orbital d và f còn trống nên có khả năng tạo phức mạnh với các phối tử vô cơ và hữu cơ

Các ion đất hiếm tạo phức bền với nhiều phối tử hữu cơ khác nhau như : axit [axetic, tricloaxetic, xitric, tactric, arsenazo(III), etylendiamintetraaxetic (EDTA), dietylentriaminpentaaxetic(DTPA), amoni –oxyizo butirat( -

HIBA) ] Độ bền của phức đất hiếm tăng dần khi số thứ tự nguyên tử tăng , các phối tử hữu cơ này thường được dùng làm dung dịch rửa giải để tách các NTĐH theo phương pháp sắc ký trao đổi ion, dùng trong phân tích so màu hoặc chuẩn độ tạo phức để xác định nồng độ NTĐH, gần đây chúng còn được dùng trong chiết phân chia các NTĐH

Các ion đất hiếm có khả năng tạo phức mạnh với các phối tử là các hợp chất cơ photpho trung tính cũng như các hợp chất cơ photpho axit [1]

Với TiAP, TBP, TPPO, phức chất tạo thành là hợp chất solvat trong đó phân tử TBP,TPPO,TiAP thay thế các phân tử nước trong cầu phối trí hoặc ở lớp hidrat thứ cấp, ở nồng độ axit thấp, phức chất tạo thành đối với các NTĐH (III) có dạng REX3.3TBP Vùng nồng độ axit cao, phức chất có dạng

HxRE3+x.nTBP ( với n = 4,5,6)

Các NTĐH (III) và (IV) cũng có khả năng tạo phức với các axit cacboxilic và các bazơ amoni Khả năng tạo phức của các NTĐH với các hợp chất cơ photpho, các axit cacboxilic và các bazơ amoni được dùng để chiết phân chia các NTĐH

1.2 Các phương pháp tách, phân chia các nguyên tố đất hiếm

Việc tách các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) ra khỏi nhau là vấn đề khó khăn vì tính chất hóa học của chúng rất giống nhau, thông thường không thể chọn một phương pháp nào đó để áp dụng cho tất cả các trường hợp Trong

Trang 14

một số ít trường hợp, trước hết có thể thực hiện việc tách hiệu quả bằng cách chuyển NTĐH về bậc oxi hóa khác 3+ (Ce3+  Ce4+

, Eu3+  Eu2+

) [60,72] Việc tách các NTĐH ra khỏi nhau còn gặp khó khăn khác là thành phần rất khác nhau của từng NTĐH trong quặng, do đó phương pháp tách phải được chọn lựa sao cho phù hợp với từng thành phần NTĐH cụ thể Trước tiên cần tách sơ bộ các NTĐH thành các nhóm NTĐH có tính chất gần giống nhau [51,56,79]

1.2.1 Tách, phân chia các NTĐH

Để tách các NTĐH, có hai phương pháp cơ bản:

1 Phương pháp trao đổi ion: Thuộc phương pháp được ứng dụng để sản xuất một lượng nhỏ các NTĐH sạch [62]

2 Phương pháp chiết dung môi: nói chung đây là phương pháp kinh tế nhất để tách làm sạch các NTĐH

Hệ số phân bố của hai NTĐH REA và REB giữa 2 pha được định nghĩa bằng hằng số cân bằng DA và DB:

n A

hc A A

RE

RE D

] [

] [

 ;

n B

hc B B

RE

RE D

] [

] [

A

B RE RE

D

D A

DA

Trang 15

Trước đây phương pháp kết tinh phân đoạn được dùng để tách và làm sạch các NTĐH [69,70] nhưng đến nay những qui trình kết tinh phân đoạn hoặc kết tủa phân đoạn chỉ mang tính chất lịch sử

Trong quá trình trao đổi ion hoặc chiết lỏng-lỏng, tỉ lệ của các hệ số phân bố chính là ái lực khác nhau của các kim loại đất hiếm ở hai pha

Những ion hóa trị III của các NTĐH lân cận nhau có hệ số phân chia  thường thấp đối với tất cả các phương pháp tách Để áp dụng phương pháp kết tủa hoặc kết tinh,  = 1,1 đến 5; để áp dụng phương pháp tách bằng trao đổi ion có thêm chất tạo phức,  = 1,1 đến 10; để áp dụng phương pháp chiết lỏng-lỏng,  = 1,1 đến 5

Để thu đươc các NTĐH sạch, cần thực hiện quá trình tách nhiều lần Sự lặp lại này có thể tiến hành liên tục hoặc gián đoạn theo từng đợt Với phương pháp trao đổi ion, mặc dù việc thiết lập trạng thái cân bằng phải được lặp lại liên tục nhưng toàn bộ quá trình có thể không liên tục vì khó có thể nạp nguyên liệu vào một cách liên tục

Qui trình chiết lỏng-lỏng, liên tục, ngược dòng với chu kỳ khép kín từng phần cho phép tách hoàn toàn thành 2 nhóm hoặc thành 2 NTĐH với độ tinh khiết cao Vì vậy qui trình chiết liên tục có những ưu điểm nổi bật

1.2.2 Tách, phân chia các NTĐH bằng phương pháp chiết lỏng-lỏng

1.2.2.1 Cơ sở lí thuyết

Quá trình chiết lỏng-lỏng để tách các NTĐH đã được Fisher và các cộng sự thực hiện bằng cách chiết dung dịch NTĐH trong axit clohyđric với ancol, ête hoặc xêton cho hệ số tách lớn hơn 1,5 [58,61]

Trong chiết lỏng-lỏng thông thường pha hữu cơ gồm 2 hay nhiều chất Tác nhân chiết có khả năng tạo chelat, đóng vai trò chính trong việc chuyển các NTĐH từ pha nước vào pha hữu cơ Trong một số trường hợp có thể dùng

Trang 16

tác nhân chiết nguyên chất nhưng vì chúng thường có độ nhớt cao thậm chí chúng ở trạng thái rắn nên phải hoà tan trong dung môi thích hợp Các dung môi thường gặp là dầu hoả và các hợp chất thơm Nói chung, người ta có thể thêm vào pha hữu cơ một tác nhân biến tính nhằm cải tiến các điều kiện thủy động học hoặc đôi khi làm thay đổi hệ số tách

Hệ số phân bố và hệ số tách (hệ số phân chia)

Hệ số phân bố là đại lượng cơ bản đánh giá hệ tác nhân chiết Hệ số phân bố phụ thuộc vào nồng độ theo hệ thức:

Tác nhân chiết trung tính

Đối với tác nhân chiết trung tính, tác nhân chiết có hiệu quả nhất là

tri-n butyl photphat (TBP) Các côtri-ng trìtri-nh [1,3,23,33,39], cho thấy tri-nồtri-ng độ axit

ở pha nước ảnh hưởng nhiều đến hệ số phân bố của NTĐH

Khi chiết các NTĐH bằng TBP từ môi trường axit nitric nếu pha nước

có nồng độ axit nhỏ hơn 7M, TBP thường chiết các nitrat đất hiếm theo phương trình sau:

Trang 17

Tuy axit nitric đậm đặc làm tăng độ chọn lọc, nhưng làm việc với các dung dịch axit mạnh đậm đặc khá phức tạp và thiết bị phải chế tạo từ vật liệu đặc biệt Vì vậy nhằm duy trì hiệu quả của quá trình chiết bằng TBP, một số hợp chất muối đẩy đã được sử dụng như nitrat nhôm, nitrat kiềm, kiềm thổ Trong môi trường axit tricloaxetic, các công trình [3,21] cho thấy ở nồng độ axit tricloaxetic loãng (0,01-0,05M) quá trình chiết các NTĐH bằng TBP50%

- dầu hoả xảy ra khá mạnh, NTĐH được chiết sang pha hữu cơ có dạng phức RE(CCl3COO)3.2TBP Đặc biệt trong hệ chiết RE3+

-HCl(1,2M) - CCl3COOH(0,8M)- TBP(50%)-dầu hoả, khả năng làm giàu NTĐH cũng như dung lượng chiết của hệ cao hơn so với hệ chiết chỉ có axit HCl

Trong hệ chiết NTĐH bằng TBP(50%)-dầu hoả từ môi trường thioxianat, phức chiết có dạng RE(SCN)3.xTBP với x = 3, 4 hoặc 5 tuỳ thuộc vào bán kính cation đất hiếm và cấu hình không gian của hợp chất cơ photpho [1]

Tác nhân chiết axit

Các axit photpho là tác nhân chiết quan trọng Chúng tương tác với các NTĐH theo cơ chế trao đổi cation sau:

RE3+ + 3HL(hc) REL3(hc) + 3H+Axit cơ photpho dễ tìm và được nghiên cứu đầy đủ nhất là axit đi(2- etylhexyl) photphoric [74,76] Khi các hyđrocacbon được dùng làm chất pha loãng thì axit này ở dạng đime và được biểu diễn dưới dạng H2L2 Đối với các NTĐH, thông thường phản ứng trao đổi xảy ra như sau:

RE3+ + 3H2L2(hc) RE(HL2)3(hc) + 3H+

Hệ số phân bố phụ thuộc vào chất pha loãng và tăng theo chiều tăng số thứ tự của các NTĐH Ytri có hệ số phân bố nằm giữa Ho và Er phù hợp với bán kính ion của chúng Các yếu tố nồng độ axit trong pha nước, nồng độ tác

Trang 18

nhân chiết, điện tích và bán kính ion đất hiếm ảnh hưởng đến hệ số phân bố của các NTĐH [23,39]

Hệ số phân bố các NTĐH khi chiết bằng hợp chất cơ photpho axit tương đối cao Điều này gây khó khăn cho quá trình giải chiết NTĐH từ pha hữu cơ, vì thế trong thực tế người ta thường pha loãng tác nhân chiết bằng các dung môi trơ HDEHP là tác nhân chiết chọn lọc có hệ số tách khoảng 2,4 đối với các NTĐH lân cận nhau Ảnh hưởng của các anion của muối NTĐH lên hiệu ứng tách là rất ít mặc dù nó có vai trò quan trọng trong một số trường hợp Sự tăng nhiệt độ có khuynh hướng làm giảm hệ số phân bố và làm tăng nhẹ độ chọn lọc đối với đất hiếm nhóm xêri nhưng lại làm giảm độ chọn lọc đối với đất hiếm nhóm ytri

Ce(IV) dễ bị chiết hơn xêri hoá trị (III), điều này được áp dụng để tách xêri ra khỏi các sản phẩm phân rã hạt nhân Giá trị hệ số phân bố của Eu2+

rất nhỏ so với của Eu3+

và các RE3+ khác, do đó có thể tách Eu2+ ra khỏi RE3+bằng cách chiết với HDEHP từ dung dịch clorua, tuy nhiên cần phải bảo đảm

Eu luôn ở bậc oxi hoá +2 trong suốt quá trình chiết

HDEHP là một tác nhân chiết hiệu quả đối với những NTĐH nhóm nặng và nhóm trung [1,23] Người ta thường sử dụng HDEHP để chiết các NTĐH từ những môi trường khác nhau như HCl, HNO3, H2SO4, HClO4, CCl3COOH Trong môi trường H2SO4 hệ số phân bố của La, Ce, Pr, Nd tương đối thấp còn hệ số phân bố các NTĐH nặng hơn như Sm, Eu lại khá cao [84] Trong công trình [23] cho thấy khi chiết bằng HDEHP ở môi trường HCl hệ

số phân chia Sm/Nd lớn hơn trong môi trường HNO3 và khi chiết NTĐH bằng HDEHP hệ số phân chia Sm/Nd lớn hơn nhiều lần so với TBP Các dữ liệu này làm được dùng làm cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ tách, phân chia NTĐH nặng và nhẹ cũng như để phân chia Sm - Nd

Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu khả năng chiết, phân

Trang 19

dịch HCl, sau 7 lần chiết thu được Y có độ sạch lớn hơn 99% từ dung dịch ban đầu chứa ≈70% Y2O3

Để thu hồi hoàn toàn NTĐH từ pha hữu cơ chứa HDEHP, cần tiến hành giải chiết NTĐH từ pha hữu cơ từ 4 đến 6 lần bằng dung dịch axit có nồng độ

từ 4 - 12 M

Do những ưu điểm kể trên, HDEHP (axit di(2-etylhexyl photphoric) từ lâu được nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và đã được áp dụng rộng rãi trong công nghệ chiết tách các NTĐH

PC88A cũng là tác nhân chiết axit được chú ý vì dễ giải chiết hơn so với HDEHP

Các tác nhân chiết chứa photpho khác

Nhiều hợp chất chứa photpho đã được nghiên cứu như: axit di-n-octyl-, axit di-n-butyl-, và axit di(octylphenyl) photphoric là các tác nhân chiết mạnh hơn HDEHP nhưng lại kém chọn lọc hơn Phương trình phản ứng tổng quát khi chiết có dạng:

Trang 20

COOH trong đó R1 và R2 là các nhóm ankyl mạch nhánh Các axit hay dùng là Versatic 911 với 9-11 nguyên tử C và Versatic 10 với 10 nguyên tử C

Tác nhân chiết là các amin và muối amoni bậc bốn

Các amin mạch dài có khả năng chiết một số lớn ion kim loại dưới dạng phức anion

Các amin bậc I và II là các tác nhân chiết kém đối với các NTĐH, vì vậy để chiết có hiệu quả cần thêm muối hoặc axit có nồng độ cao Các tác nhân chiết này ưu tiên chiết các sunfat đất hiếm Độ chọn lọc thấp có thể được nâng cao đáng kể khi thêm EDTA hoặc DTPA Trong mọi trường hợp quá trình chiết chịu ảnh hưởng mạnh của pH và nồng độ

Các amin bậc ba là tác nhân chiết kém hiệu quả nhưng các muối amoni bậc bốn mạch dài chứa cation R1R2R3(CH3)N+ (trong đó R1,R2,R3 là các nhóm

từ C8-C12) lại là các tác nhân chiết có hiệu quả và đặc biệt hiệu quả hơn đối với các muối đất hiếm nitrat hay thioxianat Các NTĐH được chiết từ dung dịch axit nitric và tạo thành các phức hydrat dạng (R4N)2RE(NO3)5xH2O Nếu nồng

độ đất hiếm trong pha hữu cơ quá cao (khoảng 35g REO/l) sẽ xảy ra sự tách phức này ra khỏi chất pha loãng do độ tan kém của nó Hiện tượng này có thể khắc phục bằng cách thêm một tác nhân biến tính (một ancol bậc cao chẳng hạn)

Hệ số phân bố và hệ số chọn lọc phụ thuộc vào anion Trong dung dịch nitrat các nguyên tố nhẹ được chiết hiệu quả hơn, trong dung dịch thioxianat SCN- thì sự tạo phức ở pha nước đóng vai trò quan trọng Mức độ chiết tăng khi số thứ tự nguyên tử tăng, Y nằm ở vị trí giữa Nd và Sm

1.2.2.3 Công nghệ chiết lỏng-lỏng

Đặc điểm nổi bật của phương pháp chiết lỏng-lỏng là tính liên tục, năng suất lớn và có khả năng tự động hóa quá trình sản xuất Các ưu điểm này đã làm cho các nhà nghiên cứu cũng như sản xuất quan tâm Các công nghệ chiết

Trang 21

ra đời không phải chỉ để phát hiện tác nhân chiết mới mà còn chú ý đến việc

tổ chức và tối ưu hóa qui trình chiết phân chia nhằm đảm bảo các chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật, để tăng sức cạnh tranh và giải quyết thích hợp với từng nguồn quặng khác nhau [65]

Trong công nghệ chiết lỏng-lỏng, trước tiên phải lựa chọn tác nhân chiết và pha nước Các tác nhân chiết trong công nghệ phân chia và tinh chế NTĐH phải thỏa mãn các yêu cầu: độ tan lớn trong dung môi hữu cơ; ít tan trong nước; có độ bền cao với axit, bazơ, nhiệt độ, ánh sáng; có độ chọn lọc cao đối với các NTĐH (cho hệ số phân chia hai NTĐH kề nhau lớn); dễ giải chiết Các tác nhân chiết đạt yêu cầu trên và đang được nghiên cứu sử dụng là TBP, TPPO, HDEHP, PC88A, axit Versatic, Aliquat 336, trong đó HDEHP

và PC88A cho độ chọn lọc cao, có hệ số tách lớn và tăng từ đầu đến cuối dãy NTĐH

Trong công nghiệp, các thiết bị chiết thích hợp là các máy chiết dạng khuấy lắng kiểu hộp Quá trình chiết lỏng-lỏng với mục đích hoặc là để tách các NTĐH ra khỏi nhau hoặc là để làm giàu các NTĐH Nếu muốn tách các NTĐH ra khỏi nhau phải sử dụng nhiều bậc chiết và kĩ thuật chiết liên tục ngược dòng

Việc tách các NTĐH ra khỏi nhau theo qui trình nào sẽ được chọn lựa tuỳ thuộc vào yêu cầu của sản phẩm Qui trình tách còn phụ thuộc nhiều vào

sự phân bố của các NTĐH Hãng Rhône-Poulenc có thể tách hầu như hoàn toàn tất cả các NTĐH có độ sạch đến trên 99,999% bằng phương pháp chiết dung môi Tuy nhiên đối với một số ít NTĐH, nếu điều chế theo phương pháp này sẽ rất đắt tiền nên người ta vẫn sản xuất với lượng kilogam bằng phương

pháp trao đổi ion

Theo qui trình chiết lỏng-lỏng của Rhône-Poulenc để tách các NTĐH, đầu tiên khoáng được phân huỷ bằng NaOH, sau đó tạo ra 2 dung dịch clorua

và nitrat đất hiếm Bước tiếp theo là loại bỏ các nguyên tố lạ trong cả 2 dung

Trang 22

dịch này, tiếp đó đất hiếm nhóm xêri và đất hiếm nhóm ytri được tách ra khỏi nhau theo biên Nd/Sm Cuối cùng tinh chế chúng bằng cách dùng các tác nhân chiết mô tả ở trên (các amin, axit cacboxilic, các hợp chất cơ photpho axit hoặc trung tính)

Việc chọn lựa tác nhân chiết không chỉ phụ thuộc vào hệ số tách mà còn phải tính đến hiệu quả kinh tế Năng suất của Rhône-Poulenc khoảng

8000 tấn REO/năm Các hãng khác sản xuất hợp chất đất hiếm chủ yếu là của

Y và Eu để từ các hợp chất này chế tạo hợp chất huỳnh quang cho màn hình máy vô tuyến

Kết luận:

Đã tập hợp khá đầy đủ những kết quả nghiên cứu từ năm 1990 đến nay

về các phưng pháp thu nhận các NTĐH từ các loại quặng Nước ta đã có nhiều công trình nghiên cứu chiết thu nhận các NTĐH bằng TBP từ môi trường clorua – thioxyanat, chiết nhiều bậc bằng TBP từ môi trường nitrat, môi trường axit tricloaxetic, bằng HDEHP từ môi trường clorua – thioxyanat, môi trường HCl, bằng TBP + HDEHP từ môi trường nitrat, môi trường axit tricloaxetic, bằng TiAp và TiAP + HDEHP từ môi trường axit tricloaxetic, bằng PC88A từ môi trường HCl, bằng TBP + PC88A từ môi trường nitrat Hiện nay có công trình nghiên cứu chiết, tách các NTĐH bằng TPPO từ môi trường nitrat Vì vậy đề tài “ Chiết tách một số NTĐH bằng TPPO từ môi trường nitrat” có ý nghĩa quan trọng về khoa học cũng như thực tiễn

Trang 23

CHƯƠNG 2

KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM

Trong phần này đề cập đến các loại hoá chất được sử dụng trong nghiên cứu, các phương pháp nghiên cứu, phương pháp phân tích và phương pháp xác định thông số của quá trình chiết

2.1 Các loại hóa chất chính

2.1.1 Tác nhân chiết và dung môi pha loãng

Tác nhân chiết TPPO là sản phẩm của hãng Koch- Light Laboratories LTD (Anh) có độ sạch 98,5%, TPPO là một tác nhân chiêt khá mạnh

Tác nhân chiết/ kí hiệu Công thức cấu tạo Phân tử khối

2.1.2 Dung dịch muối đất hiếm

Các dung dịch muối nitrat đất hiếm được chuẩn bị như sau: cân một lượng chính xác oxit đất hiếm có độ sạch 99,9%  99,99% (được tính toán tương ứng với thể tích và nồng độ cần pha) cho vào cốc chịu nhiệt Thấm ướt oxit đất hiếm bằng nước cất, thêm vừa đủ lượng axit HNO3 (PA), đun nhẹ hỗn hợp cho đến khi tan hết oxit đất hiếm Để nguội, chuyển dung dịch vào bình thủy tinh Xác định nồng độ đất hiếm bằng phép chuẩn độ với DTPA và chỉ thị arsenazo(III), xác định nồng độ axit bằng dung dịch NaOH chuẩn với chỉ thị metyl da cam

Trang 24

2.1.4 Dung dịch chuẩn DTPA

Dung dịch chuẩn để chuẩn độ các NTĐH là axit dietylentriaminpentaaxetic (DTPA), sản phẩm của hãng Reanal (Hungari) có khối lượng mol 389g, độ sạch PA, được pha chế như sau: cân chính xác một lượng DTPA (đã được sấy khô ở 80oC) theo tính toán tương ứng với thể tích và nồng độ cần pha Chuyển lượng cân vào bình định mức, thêm nước cất gần đến vạch mức, lắc mạnh cho tan hết (nếu khó tan có thể thêm một lượng nhỏ amoniac đặc) Thêm nước cất đến vạch mức và lắc đều Nồng độ DTPA được kiểm tra bằng dung dịch gốc ZnSO4 (chuẩn độ ở pH = 9  10 với chỉ thị eriocrom T đen) hoặc dung dịch gốc NTĐH(III) với chỉ thị arsenazo(III) chuẩn độ ở pH thích hợp Trong các thí nghiệm thường sử dụng dung dịch chuẩn độ DTPA có nồng độ 1.10-2

M

2.1.5 Các loại hóa chất khác

Chất chỉ thị arsenazo(III): có khối lượng mol 822,27g, là sản phẩm của hãng Aldrich Dung dịch dùng trong phân tích có nồng độ 5% pha trong nước cất, màu đỏ hồng (sáng)

Một số hóa chất khác như: EDTA, xylen orange, metyl da cam, HNO3,

NH4OH, NaOH, H2O2 các oxit đất hiếm, dùng trong thí nghiệm đều có độ sạch PA

Trang 25

2.2 Các phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp chiết, tách các NTĐH bằng tác nhân chiết TPPO được tiến hành trên phễu chiết có dung tích 20 ml Tỷ lệ thể tích pha nước và pha hữu cơ là 1:1 Thời gian chiết và phân pha là 5 phút Hàm lượng các NTĐH trong pha hữ u cơ sau khi chiết được xác định như sau : Trước tiên là giải chiết hoàn toàn các NTĐH trong pha hữu cơ , sau đó phân tích hàm lượng các NTĐH trong pha nước

Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như ICP để nghiên cứu thành phần của phức NTĐH với tác nhân chiết Dùng phổ hồng ngoại, tử ngoại để xác định sự tạo thành phức giữa NTĐH và tác nhân chiết

2.3 Các phương pháp phân tích

2.3.1 Xác định nồng độ axit

Lấy một thể tích xác định của dung dịch nghiên cứu cho vào bình hình nón Chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn NaOH, có nồng độ đã biết với chỉ thị metyl da cam Dùng qui tắc đương lượng để tính nồng độ axit trong dung dịch cần phân tích theo công thức:

Số đương lượng gam axit = Số đương lượng gam NaOH

Caxit Vaxit = CNaOH VNaOHNếu nồng độ axit trong mẫu phân tích quá bé, dùng máy pH mét để xác định

2.3.2 Xác định hàm lượng tổng các NTĐH bằng phương pháp chuẩn độ complexon

Phép phân tích các NTĐH được tiến hành theo phương pháp chuẩn độ trực tiếp bằng dung dịch chuẩn DTPA với chỉ thị arsenazo(III) trong môi trường đệm axêtat, có giá trị pH tương ứng với các NTĐH khác nhau (pH = 3,8 đối với các NTĐH nhóm nặng và pH = 4,0  4,2 đối với các NTĐH nhóm

Trang 26

nhẹ) và được tiến hành như sau: lấy một thể tích chính xác dung dịch NTĐH cần xác định nồng độ (đã được tính toán sau khi pha loãng) cho vào bình hình nón, thêm dung dịch đệm có giá trị pH thích hợp và chất chỉ thị arsenazo(III), lắc đều Chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn DTPA Tại điểm tương đương, dung dịch chuyển từ màu xanh của phức NTĐH(III) với arsenazo(III) sang màu đỏ của arsenazo(III) tự do

2.3.3 Xác định hàm lượng từng NTĐH trong tổng đất hiếm bằng phương pháp sắc ký trao đổi ion kết hợp với chuẩn độ vi lượng

a) Nguyên tắc:

Để xác định hàm lượng từng NTĐH trong tổng đất hiếm, phép phân tích được tiến hành theo phương pháp sắc ký trao đổi ion kết hợp với chuẩn

độ vi lượng [2]

Cột sắc ký trao đổi ion để phân chia các NTĐH(III) có chiều cao 100

mm, đường kính trong của cột 0,5 mm; được nạp nhựa Aminex có kích thước hạt 20-50 mesh Nhựa hấp phụ mẫu phân tích là Dowex Hệ sắc ký trao đổi ion hoạt động dưới áp suất 1,2-1,4 atm Dung dịch rửa giải được thu vào các đĩa teflon Chuẩn độ NTĐH bằng micropipét 0,2 ml với dung dịch chuẩn DTPA và chỉ thị arsenazo (III)

Quá trình phân tích thực hiện như sau:

Rửa sạch cột nhựa bằng dung dịch -hydroxy izobutirat (-HIB) 0,36M ở pH = 4,7 Sau đó tráng cột nhựa bằng nước cất Dùng phương pháp chuẩn độ để xác định nồng độ tổng NTĐH trong mẫu Từ đó tính toán được lượng dung dịch mẫu cần thiết để hấp phụ trên nhựa Dowex (khoảng 0,5 mg NTĐH (III)) Rửa nhựa đã hấp phụ đất hiếm bằng dung dịch HCl 0,1N, rửa tiếp bằng dung dịch NH4Cl 0,1N, cuối cùng rửa bằng nước cất Chuyển nhựa Dowex lên cột nhựa Aminex Dùng -HIB ở các nồng độ tương ứng để rửa giải từng NTĐH ra khỏi cột Thu các giọt rửa giải trên các đĩa teflon để xác

Trang 27

định nồng độ từng NTĐH bằng phép chuẩn độ vi lượng với dung dịch chuẩn DTPA và chỉ thị arsenazo(III)

Từ kết quả phân tích tại các phân đoạn, có thể tính toán được hàm lượng từng NTĐH riêng biệt có trong mẫu phân tích

b) Cách tiến hành

Pha -HIB

- Pha dung dịch gốc -HIB (1M)

- Tiếp tục pha loãng 4 lần bằng nước cất dung dịch gốc này để được -HIB 0,25M (25%) (cũng dùng để xác định Nd và Pr sau này)

- Tiếp tục pha 1 dãy -HIB với các nồng độ như sau, dùng để xác

định hàm lượng (cũng như để tách) các NTĐH từ nhóm nặng đến nhóm nhẹ: Nồng độ

2.3.4 Phân tích định lƣợng các nguyên tố bằng ICP

Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng plasma (ICP – AES) được dùng để phân tích định lượng các NTĐH và các nguyên tố phi đất hiếm khác trong mẫu từ quá trình chiết bằng dung môi

2.4 Xác định các thông số của quá trình chiết đất hiếm

Hệ số phân bố D của NTĐH

Trong dung dịch lý tưởng, không có sự liên hợp hoặc phân ly, các pha không trộn lẫn vào nhau và chất tan không phản ứng với dung môi, lúc đó

Trang 28

Vì thế hệ số phân bố D của NTĐH được xác định bằng tỉ số nồng độ NTĐH giữa pha hữu cơ và pha nước ở thời điểm cân bằng Nồng độ NTĐH được xác định bằng phương pháp phân tích thể tích vừa nêu

Hệ số tách hay hệ số phân chia

Đây là đại lượng đặc trưng quan trọng nhất của quá trình chiết phân chia hai nguyên tố đất hiếm ra khỏi nhau Khả năng phân chia của hai NTĐH

1 và 2 được xác định bằng tỉ số giữa hệ số phân bố D1 của NTĐH được chiết nhiều và hệ số phân bố D2 của NTĐH được chiết ít hơn

Xác định dung lượng chiết

Dung lượng chiết của pha hữu cơ được xác định qua đường đẳng nhiệt chiết của hệ Để xây dựng đường đẳng nhiệt chiết, tiến hành thí nghiệm sau:

Pha các dung dịch nước ban đầu có thành phần giống nhau (nồng độ axit, ) nhưng có nồng độ NTĐH tăng dần Pha hữu cơ giống nhau trong mọi thí nghiệm Quá trình chiết được tiến hành ở cùng điều kiện: tỉ lệ thể tích 2 pha, thời gian chiết, nhiệt độ, Xác định nồng độ NTĐH ở pha nước và dung dịch giải chiết từ pha hữu cơ Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ NTĐH ở pha hữu cơ và pha nước Đoạn đồ thị nằm ngang so với trục hoành tương ứng với đường bão hoà NTĐH trong pha hữu cơ và được gọi là dung lượng chiết của pha hữu cơ

Kết luận:

Đã trình bày các tiêu chuẩn về hóa chất đã sử dụng trong các thí nghiệm, cách pha chế các dung dịch, các phương pháp nghiên cứu, phương pháp tiến hành thí nghiệm, phương pháp phân tích và kiểm tra sản phẩm

Ngày đăng: 06/10/2014, 06:24

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1. Bùi Duy Cam (1993), Tách tổng nguyên tố đất hiếm và Ytri từ quặng đất hiếm Yên Phú bằng phương pháp chiết, Luận án PTS Khoa học Hóa học, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội, Hà Nội Sách, tạp chí
Tiêu đề: Tách tổng nguyên tố đất hiếm và Ytri từ quặng đất hiếm Yên Phú bằng phương pháp chiết
Tác giả: Bùi Duy Cam
Năm: 1993
2. Đỗ Kim Chung, Lưu Minh Đại, Nguyễn Quang Huấn, Phạm Thu Nga (1985), Qui trình phân tích các nguyên tố đất hiếm, thôri, uran, Hội nghị khoa học kỹ thuật đo lường lần thứ I, Hà Nội, tr. 311-321 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Qui trình phân tích các nguyên tố đất hiếm, thôri, uran
Tác giả: Đỗ Kim Chung, Lưu Minh Đại, Nguyễn Quang Huấn, Phạm Thu Nga
Năm: 1985
3. Lưu Minh Đại , Đào Ngọc Nhiệm , Phạm Ngọc Chức (2007), Nghiên cứu hiệu ứng tăng cường chiết của các nguyên tố đất hiếm nhẹ(La, Nd, Sm, Eu) bằng hỗn hợp triphenylphotphin oxit (TPPO) và 2- etyl hexyl 2- etyl hexyl photphonic (PC88A) từ dung dịch axit nitric . Tạp chí hóa học, T6(1), tr.35-38 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu hiệu ứng tăng cường chiết của các nguyên tố đất hiếm nhẹ(La, Nd, Sm, Eu) bằng hỗn hợp triphenylphotphin oxit (TPPO) và 2- etyl hexyl 2- etyl hexyl photphonic (PC88A) từ dung dịch axit nitric
Tác giả: Lưu Minh Đại , Đào Ngọc Nhiệm , Phạm Ngọc Chức
Năm: 2007
4. Lưu Minh Đại , Đào Ngọc Nhiệm , (2011), Nghiên cứu hiệu ứng tăng cường chi ết của các nguyên tố đất hiếm nặng (Gb, Tb, Dy, Ho, Er) bằng hỗn hợp triphenylphotphin oxit (TPPO) và 2- etyl hexyl 2- etyl hexyl photphonic (PC88A) từ dung dịch axit nitric . Tạp chí hóa học, T49(2), tr.201-205 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu hiệu ứng tăng cường chi ết của các nguyên tố đất hiếm nặng (Gb, Tb, Dy, Ho, Er) bằng hỗn hợp triphenylphotphin oxit (TPPO) và 2- etyl hexyl 2- etyl hexyl photphonic (PC88A) từ dung dịch axit nitric
Tác giả: Lưu Minh Đại , Đào Ngọc Nhiệm
Năm: 2011
5. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Hồ Viết Quý, Nguyễn Đình Luyện (1995), “Chiết La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb bằng tributylphotphat từ dung dịch axit tricloaxetic”, Tạp chí hoá học, T.33 (2), tr. 49-51 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb bằng tributylphotphat từ dung dịch axit tricloaxetic”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Hồ Viết Quý, Nguyễn Đình Luyện
Năm: 1995
6. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Hồ Viết Quý, Nguyễn Đình Luyện (1997), “Chiết làm giàu các nguyên tố đất hiếm phân nhóm nặng từ hỗn hợp HCl và CCl 3 COOH bằng DHEHP”, Tạp chí hoá học, T.35 (3), tr. 86-89 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết làm giàu các nguyên tố đất hiếm phân nhóm nặng từ hỗn hợp HCl và CCl3COOH bằng DHEHP”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Hồ Viết Quý, Nguyễn Đình Luyện
Năm: 1997
7. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Văn Tân (1997), “Thu hồi tổng oxit đất hiếm Mường Hum bằng phương pháp ngâm chiết với axit”, Tạp chí hoá học, T.35 (4), tr. 1-5 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thu hồi tổng oxit đất hiếm Mường Hum bằng phương pháp ngâm chiết với axit”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Văn Tân
Năm: 1997
8. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Văn Tân (1999), “Chiết các NTĐH bằng hỗn hợp Tributylphotphat và Axit di-(2-etylhexyl) photphoric từ môi trường axit nitric”, Tạp chí hoá học, T.37 (4), tr. 60-63 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết các NTĐH bằng hỗn hợp Tributylphotphat và Axit di-(2-etylhexyl) photphoric từ môi trường axit nitric”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Văn Tân
Năm: 1999
9. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Văn Tân (2000), “Chiết thu hồi đất hiếm và thori từ quặng đất hiếm Mường Hum bằng hỗn hợp Tributylphotphat, Axit di-(2-etylhexyl) photphoric từ môi trường axit nitric”, Tạp chí hoá học, T.38 (3), tr. 63-67 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết thu hồi đất hiếm và thori từ quặng đất hiếm Mường Hum bằng hỗn hợp Tributylphotphat, Axit di-(2-etylhexyl) photphoric từ môi trường axit nitric”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Văn Tân
Năm: 2000
10. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Phạm Văn Hai (1998), “Chiết các nguyên tố đất hiếm nặng Dy, Gd, Y, Tb, Er, Yb bằng Triizoamylphotphat từ dung dịch axit tricloaxetic, axit nitric”, Tạp chí hoá học, T.36 (4), tr. 62-66 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết các nguyên tố đất hiếm nặng Dy, Gd, Y, Tb, Er, Yb bằng Triizoamylphotphat từ dung dịch axit tricloaxetic, axit nitric”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Phạm Văn Hai
Năm: 1998
11. Lưu Minh Đại, Phạm Văn Hai (1998), “Chiết La, Pr, Nd, Sm, Eu bằng Triizoamylphotphat từ môi trường axit tricloaxetic, axit nitric”, Tạp chí hoá học, T.36 (1), tr. 22-25 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết La, Pr, Nd, Sm, Eu bằng Triizoamylphotphat từ môi trường axit tricloaxetic, axit nitric”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Phạm Văn Hai
Năm: 1998
12. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh,...(1999), Ứng dụng vi lượng đất hiếm trong nông nghiệp - một giải pháp nhằm làm tăng năng suất và chất lượng cây trồng, Kỷ yếu hội thảo khoa học toàn quốc, Đà Nẵng, tr. 39- 46 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Ứng dụng vi lượng đất hiếm trong nông nghiệp - một giải pháp nhằm làm tăng năng suất và chất lượng cây trồng
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh
Năm: 1999
13. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh (2003), “Phân chia và ứng dụng đất hiếm”, Tuyển tập 10 năm thành lập Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội, Hà Nội Sách, tạp chí
Tiêu đề: Phân chia và ứng dụng đất hiếm”, "Tuyển tập 10 năm thành lập Viện Khoa học Vật liệu, Hà Nội
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh
Năm: 2003
15. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai (2002), “Chiết Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Er bằng axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic từ dung dịch axit nitric”, Tạp chí hoá học, T.40 (ĐB), tr. 83-86 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Er bằng axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic từ dung dịch axit nitric”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai
Năm: 2002
16. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai (2004), “Hiệu ứng tăng cường chiết của các nguyên tố đất hiếm nhẹ (La, Pr, Nd, Sm, Eu) bằng hỗn hợp tributylphotphat và axit 2-etyl hexyl 2-etyl hexyl photphonic từ dung dịch axit nitrics, Tạp chí hoá học, T.42 (1), tr. 61-66 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hiệu ứng tăng cường chiết của các nguyên tố đất hiếm nhẹ (La, Pr, Nd, Sm, Eu) bằng hỗn hợp tributylphotphat và axit 2-etyl hexyl 2-etyl hexyl photphonic từ dung dịch axit nitrics, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai
Năm: 2004
17. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai (2003), “Hiệu ứng tăng cường chiết của các nguyên tố đất hiếm nặng (Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Er) bằng hỗn hợp tributylphotphat và axit 2-etyl hexyl 2-etyl hexyl photphonic từ dung dịch axit nitric”, Tạp chí hoá học, T.41, số 4, tr.97-101 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Hiệu ứng tăng cường chiết của các nguyên tố đất hiếm nặng (Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Er) bằng hỗn hợp tributylphotphat và axit 2-etyl hexyl 2-etyl hexyl photphonic từ dung dịch axit nitric”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai
Năm: 2003
18. Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai (2003), “Chiết thu nhận đất hiếm và xêri từ quặng sa khoáng monazit Thừa Thiên-Huế bằng hỗn hợp tributylphotphat và axit 2-etyl hexyl 2-etyl hexyl photphonic”, Tạp chí hoá học, T.41, số 4, tr. 102-106 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết thu nhận đất hiếm và xêri từ quặng sa khoáng monazit Thừa Thiên-Huế bằng hỗn hợp tributylphotphat và axit 2-etyl hexyl 2-etyl hexyl photphonic”, "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Võ Quang Mai
Năm: 2003
19. Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm (2006), “Chiết Nd và Y băng Triphenylphosphin oxit”. Tạp chí hoá học (đã nhận đăng quí 4 – 2006) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết Nd và Y băng Triphenylphosphin oxit”. "Tạp chí hoá học
Tác giả: Lưu Minh Đại, Đào Ngọc Nhiệm
Năm: 2006
20. Nguyễn Xuân Dũng, Phạm Luận (1987), Sách tra cứu pha chế dung dịch, tập I, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 55 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Sách tra cứu pha chế dung dịch, tập I
Tác giả: Nguyễn Xuân Dũng, Phạm Luận
Nhà XB: Nxb Khoa học và Kỹ thuật
Năm: 1987
21. Phạm Văn Hai (1999), Chiết, phân chia các nguyên tố đất hiếm bằng Triizoamylphotphat và hỗn hợp Triizoamylphotphat, Axit di-(2- etylhexyl) photphoric , Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Hà Nội Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chiết, phân chia các nguyên tố đất hiếm bằng Triizoamylphotphat và hỗn hợp Triizoamylphotphat, Axit di-(2-etylhexyl) photphoric
Tác giả: Phạm Văn Hai
Năm: 1999

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1: Hệ số phân bố D của Nd, Y  bằng tác nhân chiết TPPO trong các  dung môi khác nhau - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 1 Hệ số phân bố D của Nd, Y bằng tác nhân chiết TPPO trong các dung môi khác nhau (Trang 30)
Hình 1 :  Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến hệ số phân bố của Nd,  Y trong hệ RE 3+ -TPPO 0.1M  – Dung môi - HNO 3 - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Hình 1 Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến hệ số phân bố của Nd, Y trong hệ RE 3+ -TPPO 0.1M – Dung môi - HNO 3 (Trang 31)
Bảng 3: Ảnh hưởng của nồng độ tác nhân chiết đến hệ số phân bố và  hệ số phân chia của Nd, Y trong hệ RE 3+ -TPPO– Toluen- HNO 3 - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 3 Ảnh hưởng của nồng độ tác nhân chiết đến hệ số phân bố và hệ số phân chia của Nd, Y trong hệ RE 3+ -TPPO– Toluen- HNO 3 (Trang 34)
Hình 2: Sự phụ thuộc lgD vào lg[TPPO]. - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Hình 2 Sự phụ thuộc lgD vào lg[TPPO] (Trang 36)
Bảng 4: Sự phụ thuộc hệ số phân bố D của Nd, Y vào nồng độ muối đẩy - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 4 Sự phụ thuộc hệ số phân bố D của Nd, Y vào nồng độ muối đẩy (Trang 37)
Bảng 5: Ảnh hưởng của nồng độ axit  nitric đến khả năng rửa chiết các  NTĐH từ pha hữu cơ - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 5 Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến khả năng rửa chiết các NTĐH từ pha hữu cơ (Trang 41)
Bảng 6: Khả năng giải  chiết  Ce(IV) từ pha hữu cơ bằng HNO 3  4M +  H 2 O 2  10% - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 6 Khả năng giải chiết Ce(IV) từ pha hữu cơ bằng HNO 3 4M + H 2 O 2 10% (Trang 42)
Bảng 7: Sự phân bố của  Nd, Ce, La trong pha nước, pha hữu cơ sau 4  lần chiết - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 7 Sự phân bố của Nd, Ce, La trong pha nước, pha hữu cơ sau 4 lần chiết (Trang 43)
Bảng 8: Thành phần La, Ce, Nd ban đầu và trong pha nước  sau 3 lần  chiết - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 8 Thành phần La, Ce, Nd ban đầu và trong pha nước sau 3 lần chiết (Trang 43)
Bảng 10: Thành phần La, Nd và Ce sạch trong các sản phẩn chiết - chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphothin oxit (tppo) từ môi trường axit nitric
Bảng 10 Thành phần La, Nd và Ce sạch trong các sản phẩn chiết (Trang 44)

TRÍCH ĐOẠN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm