nghiên cứu tách xeri đioxit từ quặng monazite phan thiết bằng phương pháp axit

TÓM TẮT Quặng nguyên tố đất hiếm ở Việt Nam chưa được thăm dò hết, việc sử dụng các nguyên tố này theo hướng hiện đại chưa phát triển, công tác nghiên cứu để đưa vào ứng dụng mới được bắ

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA - -

KHÓA LU ẬN TỐT NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH HÓA VÔ CƠ

PHƯƠNG PHÁP AXIT

Đoàn Thị Kim Phượng Khóa 2009 – 2013

TP H ồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HÓA

- -

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

PHÁP AXIT

Chuyên ngành : Hóa Vô cơ GVHD : TS Phan Thị Hoàng Oanh SVTH : Đoàn Thị Kim Phượng

TP H ồ Chí Minh, Tháng 05 Năm 2013

LỜI CÁM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp này hoàn thành được như ngày hôm nay là nhờ sự giúp đỡ và động viên của rất nhiều người giành cho tôi Trước hết là cô Phan Thị Hoàng Oanh, tôi xin gởi

tới cô lời cảm ơn trân trọng nhất , nhờ cô tận tình hướng dẫn và dìu dắt trong suốt quá trình

thực hiện đề tài, giúp tôi củng cố thêm nhiều kiến thức chuyên môn, cho tôi những kinh nghiệm, chỉ dẫn cách làm việc khoa học nhờ đó tôi học được ở cô không những kiến thức mà còn cả tác phong làm việc nghiêm túc và khoa học Không những thế, cô còn rất vui vẻ và nhiệt tình

Tôi xin cám ơn các thầy cô khác trong khoa đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi thực

hiện khóa luận này, đặc biệt là các thầy cô trong phòng thí nghiệm Hóa Lý, Hóa Vô cơ và Hóa

Môi trường

Ngoài ra, tôi cũng xin cám ơn gia đình đã luôn ở bên động viên và khích lệ tôi, là nguồn động lực mạnh mẽ giúp tôi hoàn thành khóa luận

Cuối cùng là những bạn cùng làm đề tài với tôi trong nhóm của cô Oanh, các bạn cũng

đã giúp đỡ tôi rất nhiều, động viên an ủi những lúc tôi khó khăn, các bạn và tôi đã có biết bao

kỷ niệm vui buồn khó quên trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Một lần nữa, tôi xin chân thành cám ơn tất cả

Sinh viên thực hiện Đoàn Thị Kim Phượng

TÓM TẮT

Quặng nguyên tố đất hiếm ở Việt Nam chưa được thăm dò hết, việc sử dụng các nguyên

tố này theo hướng hiện đại chưa phát triển, công tác nghiên cứu để đưa vào ứng dụng mới được bắt đầu Các phương pháp điều chế những nguyên tố này nói chung phức tạp hơn nhiều

so với phương pháp điều chế các nguyên tố thông dụng [4] Đề tài này nghiên cứu tách xeri đioxit từ quặng monazite Phan Thiết bằng phương pháp axit Thông qua quá trình thực hiện các nội dung của đề tài, chúng tôi thu được một số kết quả như sau:

 Đã khảo sát ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết đến hiệu suất tách

và độ tinh khiết của sản phẩm Kết quả cho thấy có kết tủa lại pha vô cơ sẽ thu được sản phẩm

có hiệu suất cao hơn so với không kết tủa lại pha vô cơ

 Đã khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm Với

pH kết tủa Ce4+

bằng 3,8 thì sản phẩm thu được có độ tinh khiết cao hơn so với pH kết tủa Ce4+

bằng 5,4

 Đã khảo sát ảnh hưởng của việc rửa lại pha hữu cơ sau khi chiết đến hiệu suất tách

và độ tinh khiết của sản phẩm: có rửa lại pha hữu cơ thì sẽ thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao hơn so với không rửa lại pha hữu cơ

 Đã khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ quặng : Na2SO4 đến hiệu suất tách và độ tinh khiết

của sản phẩm Kết quả cho thấy tỉ lệ quặng : Na2SO4 là 1:6 thì thu được sản phẩm với hiệu

suất tương đối cao hơn so với tỉ lệ 1:4 và 1:5

 Đã khảo sát ảnh hưởng của chất oxi hóa Ce3+

thành Ce4+ đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm: Dung dịch (NH4)2S2O8/HNO3 oxi hóa Ce3+ thành Ce4+ khá hiệu quả hơn so với dung dịch HNO3 và dung dịch H2O2/HCl

 Thành phần pha của sản phẩm bột xeri đioxit có dạng hình tấm, kích thước hạt < 10

µm Hiệu suất tách đạt gần 65 %

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN 2

TÓM TẮT 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC HÌNH 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

LỜI MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 10

1.1 Các nguyên tố đất hiếm 10

1.1.1 Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm 10

1.1.2 Lịch sử phát hiện 10

1.1.3 Sự phân bố các nguyên tố đất hiếm 11

1.1.4 Tính chất lý hóa học của các nguên tố đất hiếm 11

1.1.5 Ứng dụng các nguyên tố đất hiếm 14

1.2 Xeri 15

1.2.1 Xeri đơn chất 15

1.2.2 Xeri hợp chất 15

1.2.3 Ứng dụng của xeri 19

1.3 Quặng đất hiếm 19

1.3.1 Trạng thái tự nhiên 19

1.3.2 Phân bố quặng ở Việt Nam 20

1.3.3 Phá mẫu quặng cát Monazite 21

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Nội dung nghiên cứu 22

2.2 Phương pháp nghiên cứu 23

2.2.1 Phương pháp chế hóa với axit 23

2.2.2 Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) 23

2.2.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD method) 24

2.2.4 Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning electrons microscope)

25

2.2.5 Tách CeO2 bằng phương pháp kết tủa chọn lọc 25

2.2.7 Tinh chế xeri bằng phương pháp chiết 26

2.3 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 26

2.3.1 Dụng cụ và thiết bị 26

2.3.2 Hóa chất 26

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

3.1 Nghiên cứu thành phần của quặng monazite Phan Thiết và xác định hàm lượng CeO2 trong mẫu 28

3.2 Khảo sát ảnh hưởng một số yếu tố đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm 28

3.2.1 Ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết 28

3.2.2 Ảnh hưởng của pH kết tủa Ce(OH)4 33

3.2.3 Ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ sau khi chiết 36

3.2.4 Ảnh hưởng của khối lượng Na2SO4 38

3.2.5 Ảnh hưởng của chất oxi hóa Ce3+ thành Ce4+ 41

3.3 Đề nghị quy trình tách xeri đioxit từ quặng monazite bằng phương pháp axit 44

3.4 Nghiên cứu hình dạng và kích thước hạt của xeri đioxit 50

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 52

4.1 Kết luận 52

4.2 Đề xuất 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 54

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Chế hóa quặng bằng phương pháp axit 24

Hình 2.2 Nhiễu xạ tia X 25

Hình 2.3 Quặng monazite đã nghiền mịn 28

Hình 3.1 H ỗn hợp bùn nhão sau khi chế hóa 30

Hình 3.2 Kết tủa Ln(OH)3 30

Hình 3.3 Dung dịch Ln3+ 31

Hình 3.4 Chiết Ce4+ bằng TBP 32

Hình 3.5 C ất phần nhẹ 32

Hình 3.6 CeO2 thu được từ quy trình 1 và quy trình 2 33

Hình 3.7 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 1 34

Hình 3.8 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 2 34

Hình 3.9 CeO2 thu được từ quy trình 2 và quy trình 3 36

Hình 3.10 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 3 36

Hình 3.11 Rửa pha hữu cơ sau khi chiết 38

Hình 3.12 Sản phẩm CeO2 thu được từ quy trình 2 và quy trình 4 38

Hình 3.13 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 4 39

Hình 3.14 Sản phẩm CeO2 thu được từ quy trình 2, quy trình 5 và quy trình 6 40

Hình 3.15 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 5 41

Hình 3.16 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 6 41

Hình 3.17 Sản phẩm CeO2 thu được từ quy trình 2, quy trình 7 và quy trình 8 43

Hình 3.18 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 7 44

Hình 3.19 Phổ XRD của CeO2 thu được từ quy trình 8 44

Hình 3.20 Hỗn hợp bùn nhão sau khi chế hóa 46

Hình 3.21 Kết tủa Ln(OH)3 47

Hình 3.22 Dung dịch Ln3+ 47

Hình 3.23 Kết tủa Ce(OH)4 48

Hình 3.24 Chiết Ce4+ bằng TBP 49

Hình 3.25 Cất phần nhẹ 49

Hình 3.26 Ảnh SEM của sản phẩm quy trình 4 52

Hình 3.27 Ảnh SEM của sản phẩm quy trình 6 52

DANH MỤC CÁC BẢNG

B ảng 1.1 Phân bố các nguyên tố đất hiếm trong vỏ quả đất 11

B ảng 1.2 Một số tính chất vật lý của các nguyên tố đất hiếm 12

B ảng 1.3 Ứng dụng của các nguyên tố đất hiếm 15

B ảng 1.4 Ứng dụng của Xeri 19

B ảng 1.5 Các quặng đất hiếm quan trọng 20

B ảng 3.1 Thành phần của quặng monazite Phan Thiết 29

B ảng 3.2 So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 1 và 2 33

B ảng 3.3 So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2 và 3 36

B ảng 3.4 So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2 và 4 38

B ảng 3.5 So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2, 5 và 6 40

B ảng 3.6 So sánh sản phẩm thu được từ quy trình 2, 7 và 8 43

Việc khai thác đất hiếm bắt đầu từ những năm 1950, thoạt tiên là những sa khoáng monazite trên các bãi biển Vì monazite chứa nhiều thorium (Th) có tính phóng xạ ảnh hưởng đến môi trường nên việc khai thác bị hạn chế Vì thế, nếu khai thác không đúng quy trình kỹ thuật có thể gây ô nhiễm môi trường

17 nguyên tố trong nhóm đất hiếm có tính chất hóa học tương tự nhau nên rất khó tách

ra từng nguyên tố riêng biệt Chúng được dùng để sản xuất các linh kiện trong điện thoại di động, pin mặt trời, nam châm trong các máy phát thủy điện cực nhỏ và cả các thiết bị trong vũ

trụ Riêng xeri được sử dụng để làm chất xúc tác trong công nghiệp dầu mỏ và chất dẻo, trong quá trình luyện kim, sản xuất phẩm màu, bột mài bóng đồ thủy tinh, … Việt Nam đã nghiên

cứu sử dụng đất hiếm trong các lĩnh vực công nghiệp, chế tạo nam châm vĩnh cửu, biến tính thép, hợp kim gang, thủy tinh, bột màu, chất xúc tác trong xử lý khí thải ô tô nhưng hiện vẫn

dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm và bán công nghiệp

Mặc dù sản lượng monazite ở Việt Nam là đáng kể Song những nghiên cứu về monazite còn khá hạn chế, sa khoáng chủ yếu được xuất khẩu chủ yếu ở dạng thô hoặc chỉ qua tuyển từ Điều này đã làm giảm giá trị kinh tế và lãng phí nguồn tài nguyên quý của quốc gia

Do đó, những nghiên cứu sâu và chi tiết về quy trình công nghệ sản xuất đất hiếm là rất

cần thiết Vì lý do đó nên tôi chọn đề tài “Nghiên cứu tách xeri đioxit từ quặng monazite Phan

Thi ết bằng phương pháp axit ”

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Các nguyên t ố đất hiếm [2, 4, 11]

1.1.1 Sơ lược về các nguyên tố đất hiếm [2]

Cấu hình electron chung của các nguyên tố đất hiếm: 4f2-14 5s2 5p6 5d0-10 6s2

Các nguyên tố lantanoit được chia thành 2 nhóm: nhóm xeri (nhóm lantanoit nhẹ) và nhóm tecbi (nhóm lantanoit nặng)

giống nhau, từ Ce đến Lu một số tính chất biến đổi đều đặn và một số tính chất biến đổi tuần hoàn

Sự biến đổi đều đặn tính chất được giải thích bằng sự co lantanoit Co lantanoit là sự

giảm bán kính nguyên tử của chúng theo chiều tăng của số thứ tự nguyên tử

Sự biến đổi tuần hoàn tính chất của các lantanoit và hợp chất được giải thích bằng sự điền vào các obitan 4f, lúc đầu mỗi obitan 1 electron và sau đó mỗi obitan 1 electron thứ hai

1.1.2 L ịch sử phát hiện [4]

Tên đất hiếm đã đưa vào hóa học hơn 100 năm nay Người ta còn gọi các oxit kim loại là các đất, ví dụ canxi oxit là đất vôi, zirkoni oxit là đất zirkoni Đặt tên đất cho những kim loại này thật ra là không đúng, không phù hợp vì một số nguyên tố họ này không hiếm lắm mà còn

phổ biến hơn cả kẽm, thiếc hay chì

Lịch sử phát hiện các nguyên tố đất hiếm cũng là lịch sử tách các nguyên tố này, nhưng

những chất gần giống nhau không thể tách như thế được Để tách một cách tối ưu các nguyên

tố đất hiếm bằng các phương pháp phân đoạn cổ điển đòi hỏi phải tiến hành hàng trăm hay có khi hàng nghìn bậc Vì vậy chúng ta không lấy làm ngạc nhiên khi có nhiều người cho rằng hóa học về các phương pháp tách mới là phần quan trọng của chuyên đề nguyên tố đất hiếm

Việc tách ytri và xeri là những việc nghiên cứu khởi đầu đã góp phần quan trọng cho sự phát triển các kỹ thuật tách, nhất là các kỹ thuật tách mới dùng trong phòng thí nghiệm và

trong công nghiệp cũng như các phương pháp phân tích bằng các dụng cụ tin cậy như quang

phổ phát quang, quang phổ hấp thụ,…

1.1.3 S ự phân bố các nguyên tố đất hiếm [4]

Định luật Harkin (1917) : Các nguyên tố với số thứ tự lẻ nói chung hiếm hơn những

nguyên tố với số thứ tự chẵn ở ngay cạnh

Định luật Golsmith: Hàm lượng các nguyên tố nặng bao giờ cũng ít hơn nguyên tố nhẹ vì

các nguyên tố nặng có cấu trúc vỏ electron phức tạp hơn

B ảng 1.1 Phân bố các nguyên tố đất hiếm trong vỏ quả đất

Bảng này cho thấy rõ các nguyên tố đất hiếm không phải là các nguyên tố hiếm nhất, các nguyên tố này còn giàu hơn các nguyên tố thông thường, khả năng cung cấp cho công nghiệp còn rất lớn

1.1.4 Tính ch ất lý hóa học của các nguên tố đất hiếm [2]

Là kim loại màu trắng bạc, riêng Pr và Nd màu vàng rất nhạt Ở trạng thái bột, chúng có màu từ xám đến đen Đa số kết tinh ở dạng tinh thể lập phương Tất cả kim loại đều khó nóng

Các nguyên tố đất hiếm là những kim loại hoạt động mạnh, chỉ kém kim loại kiềm và

kiềm thổ Nhóm xeri hoạt động hơn nhóm tecbi

Trong không khí ẩm, kim loại bị mờ đục nhanh chóng vì bị phủ màng cacbonat bazơ được tạo nên do tác dụng với nước và khí cacbonic

Ở 200 – 400oC, các lantanoit cháy trong không khí tạo thành oxit và nitrua Xeri và một vài lantanoit khác có tính tự cháy

Tác dụng với halogen ở nhiệt độ không cao, tác dụng với N2, S, C, Si, P và H2 khi đun nóng

Tác dụng chậm với nước nguội, nhanh với nước nóng giải phóng khí hiđro, tan dễ dàng trong axit trừ HF, H3PO4 Không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng

Ở nhiệt độ cao khử được oxit của nhiều kim loại như sắt, mangan,… Kim loại xeri ở nhiệt

độ nóng đỏ có thể khử khí CO, CO2 đến C

1.1.4.2 H ợp chất

- Oxit Ln 2 O 3

Tồn tại ở dạng vô định hình hay tinh thể, bền với nhiệt và khó nóng chảy

Không tan trong nước nhưng tác dụng với nước tạo thành hiđroxit và phát nhiệt Tan dễ dàng trong axit tạo thành dung dịch chứa ion [Ln(H2O)n]3+ với n = 8-9, nhưng giống với

Al2O3 là sau khi đã nung sẽ kém hoạt động Không tan trong dung dịch kiềm nhưng tan trong

kiềm nóng chảy

Ln2O3 + Na2CO3 → 2NaLnO2 + CO2Được sử dụng làm xúc tác hoặc chất kích hoạt xúc tác

Điều chế: nhiệt phân hiđroxit, cacbonat, oxalat, nitrat của lantanoit (trừ Ce, Pr, Tb) Để điều chế những oxit đó, dùng khí H2 khử oxit bền (CeO2, Pr6O11, Tb4O7) khi đun nóng

- Hiđroxit Ln(OH) 3

Chất kết tủa vô định hình, không tan trong nước Độ bền nhiệt giảm từ Ce đến Lu

Là những bazơ mạnh, tính bazơ nằm giữa Mg(OH)2 và Al(OH)3, giảm từ Ce đến Lu Điều chế: cho dung dịch muối Ln(III) với dung dịch kiềm hoặc amoniac Khi để trong không khí, Ce(OH)3 chuyển dần thành Ce(OH)4

- Các mu ối của Ln(III)

Muối của lantanoit giống nhiều với muối của canxi; các muối clorua, bromua, iođua, nitrat, sunfat tan trong nước; còn các muối florua, cacbonat, photphat và oxalat không tan Điểm nổi bật của Ln3+

là dễ tạo các muối kép

- H ợp chất của Ln(IV)

Trạng thái oxi hóa +4 là đặc trưng với Ce và một phần với Tb và Pr Thế oxi hóa khử của các cặp Tb4+/Tb3+ và Pr4+/Pr3+ là trên 3V còn của Ce4+/Ce3+ là 1,61 V Vì vậy, hợp chất của Pr(IV) và Tb(IV) không tồn tại trong dung dịch nước, chúng oxi hóa nước giải phóng oxi

4Pr4+ + 2H2O = 4Pr3+ + O2 +4H+

Xeri đioxit là chất dạng tinh thể màu vàng nhạt, có mạng lưới kiểu CaF2 Nó khó nóng

chảy, rất bền với nhiệt và không tan trong nước Sau khi đã nung, oxit đó trở nên trơ về mặt hóa học; không tan trong dung dịch axit và kiềm nhưng tác dụng khi đun nóng Điều chế: nhiệt phân hiđroxit, nhiệt phân một số muối của Ce(III) khi có mặt oxi

4Ce(OH)3 + O2 = 4CeO2 + 6H2O Xeri(IV) hiđroxit Ce(OH)4 là chất dạng kết tủa nhầy, màu vàng, thực tế không tan trong nước và có thành phần biến đổi CeO2.xH2O Là bazơ yếu, bị thủy phân mạnh khi tan trong nước Do đó, nó có thể kết tủa trong môi trường axit mạnh pH khoảng 1, trong khi những Ln(OH)3 khác kết tủa trong môi trường có pH từ 6,5 đến khoảng 8 Nó tan trong axit tạo nên dung dịch có màu da cam của ion [Ce(H2O)n]4+

Xeri(IV) hiđroxit được tạo nên khi kiềm tác dụng với dung dịch muối của xeri(IV)

Muối của xeri(IV) không nhiều, thường gặp là CeF4, Ce(SO4)2, Ce(CH3COO)4 Muối của Ce(IV) không bền, bị thủy phân rất mạnh trong nước nên ion Ce4+

chỉ tồn tại trong dung dịch

có môi trường axit mạnh Có tính oxi hóa tương đối mạnh

- H ợp chất của Ln(II)

Trang thái oxi hóa +2 là đặc trưng đối với Eu và một phần đối với Sm và Yb

Các oxit LnO và hiđroxit Ln(OH)2 là hợp chất có tính bazơ

Muối clorua là thường gặp hơn hết, tan trong nước cho dung dịch có màu vàng – lục hay không màu của ion [Eu(H2O)n]2+, màu đỏ của ion [Sm(H2O)n]2+ và màu vàng của [Yb(H2O)n]2+ Những ion này dễ oxi hóa trong không khí Sm(II) và Yb(II) còn có thể tác

dụng với nước giải phóng khí H2

1.1.5 Ứng dụng các nguyên tố đất hiếm [11]

B ảng 1.3 Ứng dụng các nguyên tố đất hiếm STT Kí hi ệu Tên nguyên t ố Ứng dụng tiêu biểu

5 Pr Praseodim Nam châm đất hiếm, đèn laze, màu xanh cho thủy

tinh và gốm sứ, đá lửa, màng lọc màu

6 Nd Neodim Laze, màng thủy tinh và gốm sứ, màng lọc màu,

gốm tụ điện

8 Sm Samari Nam châm đất hiếm, laze, hấp thụ nơtron

9 Eu Europi Laze, đèn hơi thùy ngân, hợp chất photpho màu đỏ

và xanh

10 Gd Gadolini Nam châm đất hiếm, laze, bộ nhớ máy vi tính, ống

tia X

11 Tb Terbi Chất photpho màu xanh, laze, đèn huỳnh quang

12 Dy Dyprosi Nam châm đất hiếm, laze

15 Tm Tuli Máy chụp tia X xách tay

16 Yb Ytecbi Laze hồng ngoại, tác nhân giảm hoạt hóa

1.2 Xeri [5, 10]

1.2.1 Xeri đơn chất [5]

Kim loại trắng bạc (dạng bột màu đen) nặng, dẻo, thuận từ Bị phủ màng oxit trong không khí ẩm Không phản ứng với nước nguội, kiềm, hiđrat amoniac Chất khử mạnh: phản ứng với nước nóng, axit, hiđro, oxi, halogen

M = 140,115 d = 6,668 tnc = 804oC ts = 3450oC

1 2Ce + 6H2O (nóng)  2Ce(OH)3 + 3H2

2 2Ce + 6HCl (loãng)  2CeCl3 + 3H2

3 Ce + 4HNO3 (loãng)  Ce(NO3)3 + NO + 2H2O

Màu vàng, nặng, khó nóng chảy, bền nhiệt Không phản ứng với nước nguội, hấp thụ

CO2 và hơi ẩm trong không khí Phản ứng với nước sôi Thể hiện tính bazơ, tan được trong axit Bị oxi oxi hóa

M = 328,23 d = 6,86 tnc = 2180oC

1 Ce2O3 + 3H2O  2Ce(OH)3 (đun sôi)

2 Ce2O3 + 6HCl (loãng)  2CeCl3 + 3H2O (tothường)

3 Ce2O3 + 2CO2 + H2O  2CeCO3(OH) (tothường)

4 2Ce2O3 + O2  400  → o C

4CeO2

1.2.2.2 Xeri(IV) oxit CeO 2

Khoáng vật xerianit Vàng nhạt, khó nóng chảy, không bay hơi, bền nhiệt Không phản ứng với nước, kết tủa tinh thể hiđrat CeO2.nH2O từ dung dịch kiềm Dạng đã nung thụ động hóa học Thể hiện tính lưỡng tính: phản ứng với axit sunfuric, axit nitric, với kiềm (khi thiêu

kết) Chất oxi hóa: với hiđro, cacbon, kim loại khử

M = 721,11 d = 7,132 tnc = 2700oC (p) pT

t

25 = 22,04

1 2CeO2 + 8HCl (đặc)  2CeCl3 + Cl2 + 4H2O (đun sôi)

2CeO2 + 6HCl (loãng) + H2O2  2CeCl3 + O2 + 4H2O(tothường)

2 CeO2 + 2H2SO4 (đặc)  Ce(SO4)2 + 2H2O (đun sôi)

4CeO2 + 6H2SO4 (loãng)  2Ce2(SO4)3 + O2 + 6H2O (đun sôi)

3 CeO2 + 3HNO3 (đặc)  Ce(NO3)3OH + H2O (đun sôi)

4 CeO2 + 2NaOH 850−900o C→

Na2CeO3 + H2O

5 2CeO2 + H2 1250− 1400o C→

Ce2O3 + H2O CeO2 + 2H2 1380 o C,xt:Ni→

Ce + 2H2O

6 2CeO2 + C (than chì) 900−1250o C→

Ce2O3 + CO 2CeO2 + Ca 900−950o C→

Ce2O3 + CaO

1.2.2.3 Xeri(III) hiđroxit Ce(OH) 3

Màu trắng, vô định hình (có khả năng hấp phụ) hay tinh thể Phân hủy khi đun nóng Không tan trong nước, không phản ứng với kiềm, hiđrat amoniac Thể hiện tính bazơ: phản ứng với axit Chất khử: bị oxi hóa Hấp thụ CO2 trong không khí

M = 191,14 pTt25 = 21,19

1 2Ce(OH)3 400−500o C→

Ce2O3 + 3H2O

Ce(OH)3 (rắn) 750o C,p→

CeO(OH) (rắn) + H2O (lỏng)

2 Ce(OH)3 + 3HCl (loãng)  CeCl3 + 3H2O

3 Ce(OH)3 + CO2  CeCO3(OH) + H2O (tothường)

4 4Ce(OH)3 (huyền phù) + O2  4CeO2 + 6H2O (đun sôi)

5 4Ce(OH)3 + Ca(ClO)2  4CeO2 + CaCl2 + 6H2O

1.2.2.4 Xeri(III) nitrat Ce(NO 3 ) 3

Màu trắng, phân hủy khi đun nóng Tan nhiều trong nước (bị thủy phân ở cation), axit nitric Bị kiềm phân hủy Chất khử

3 Ce(NO3)3 + 8H2O  [Ce(H2O)8]3+ + 3NO3

[Ce(H2O)8]3+ + H2O  [Ce(H2O)7(OH)]2+ + H3O3+ (pKa = 9.00)

4 2Ce(NO3)3 + 3H2SO4  Ce2(SO4)3 + 6HNO3

5 Ce(NO3)3 + 3NaOH (loãng)  Ce(OH)3 + 3NaNO3

6 2Ce(NO3)3 + 3H2  600  −  700 o C→

Ce2O3 + 6NO2 + 3H2O

7 2Ce(NO3)3 + 3M2CO3  Ce2(CO3)3 + 6MNO3 (M = Na+, K+, NH4+)

8 2Ce(NO3)3 + K2S2O6(O2) + 2H2O  2Ce(NO3)3(OH) + K2SO4 + H2SO4

1.2.2.5 Xeri(III) clorua CeCl 3

Màu trắng, nóng chảy và sôi không phân hủy Tan nhiều trong nước nguội (bị thủy phân)

ở cation), axit clohiđric Bị nước sôi, kiềm phân hủy

M = 246,47 d = 3,97 tnc = 822oC ts = 1650oC

1 CeCl3.7H2O 250 →o C

Ce(Cl)O + 2HCl + 6H2O CeCl3.7H2O 400 →o C

CeCl3 + 7H2O ( khi có mặt NH4Cl)

2 CeCl3 (loãng) + 8H2O  [Ce(H2O)8]3+ + 3Cl- (pH<7)

3 CeCl3 + 2H2O  CeCl(OH)2 + 2HCl (đun sôi)

4 CeCl3 + 3NaOH (loãng)  Ce(OH)3 + 3NaCl

5 CeCl3 + 3HF (loãng)  CeF3 + 3HCl

6.2CeCl3 + 3H2S 720−750o C→

Ce2S3 + 6HCl

7 2CeCl3 + 4F2  400  → o C

2CeF4 + 3Cl2

8 2CeCl3 + 3Ca 550−650o C→

2Ce + 3CaCl2

9 2CeCl3(lỏng) đ𝑖ệ𝑛 𝑝ℎâ𝑛�⎯⎯⎯⎯⎯� 2Ce (catot) + 3Cl2 (anot)

Bổ sung xeri vào gang sẽ ngăn ngừa quá trình graphit hóa và sinh ra gang mềm

Trong thép, xeri khử khí và hỗ trợ làm giảm các sulfua và ôxít, trong thép không gỉ như là tác nhân làm cứng phân tán

Trong các hợp kim để chế tạo nam châm vĩnh cửu

Thành phần tạo hợp kim trong các điện cực vonfram cho hàn hồ quang vonfram khí

Là thành phần chính của ferrocerium, còn gọi là "đá lửa"

Chiếu sáng hồ quang cacbon, đặc biệt trong công nghiệp điện ảnh

2 CeO2

Dùng trong các măng sông nóng sáng

Là chất đánh bóng thay thế phần lớn cho phấn kim hoàn trong công nghiệp thủy tinh/kính

Làm chất xúc tác cho hydrocacbon trong các lò phản ứng tự làm sạch tường thành lò

Chất xúc tác trong cracking dầu mỏ

Thêm vào nhiên liệu diesel làm cho chúng cháy hoàn toàn hơn, giảm gây ô nhiễm môi trường

Trong thủy tinh, cho phép hấp thụ có tính chọn lọc các tia cực tím

3 Ce(SO4)2 Sử dụng trong phân tích định lượng như là một tác nhân ôxi hóa

4 CeCl3 Chất xúc tác trong tổng hợp hữu cơ

Các quặng đất hiếm thường có chứa toàn bộ các nguyên tố của nhóm, tuy nhiên một số

quặng tập trung chủ yếu các nguyên tố nhóm xeri, một số khác là tập trung chủ yếu các nguyên tố nhóm ytri

B ảng 1.5 Các quặng đất hiếm quan trọng

Vi lượng uran

Mỏ nguyên sinh: Nam Phi

Mỏ thứ cấp: cát monazite Ấn Độ, Brasil, Mỹ, Phần Lan, Úc, Triều Tiên

51-72% nguyên tố nhóm Ceri

Từ vi lượng-7,6% nguyên tố nhóm Ytri

Vi lượng Th, U và Zr

Thụy Điển, Liên Xô

Euxenit

LnTiO6.xH2O (Ln= Nb, Ta) (nhóm nặng)

13-35% nguyên tố nhóm nặng 2-8% nguyên tố nhóm nhẹ 20-23% TiO 2

Na Uy, Brasil

Gadolinit (Ln)2M3

IIO10(M= Te, Be)

35-48% nguyên tố nhóm nặng 2-17% nguyên tố nhóm nhẹ

~11,6% BeO

Vi lượng Th

Na Uy, Mỹ, Thụy Điển

1.3.2 Phân b ố quặng ở Việt Nam [1]

Sa khoáng ven bi ển: Sa khoáng monazite ven biển được coi là sản phẩm đi kèm và được

thu hồi trong quá trình khai thác ilmenite Ven biển Việt Nam có nhiều mỏ và điểm quặng sa khoáng ilmenite có chứa các khoáng vật đất hiếm (monazite, xenotim) với hàm lượng từ 0,45

÷ 4,8kg/m3 như mỏ Kỳ Khang, Kỳ Ninh, Cẩm Hòa, Cẩm Nhượng (Hà Tĩnh), Kẻ Sung (Thừa Thiên Huế), Cát Khánh (Bình Định), Hàm Tân (Bình Thuận)… Tuy nhiên, monazite, xenotim trong các mỏ titan sa khoáng chưa được đánh giá đầy đủ

Sa khoáng trong l ục địa: thường phân bố ở các thềm sông, suối điển hình là các mỏ

monazite ở vùng Bắc Bù Khạng (Nghệ An) như ở các điểm monazite Pom Lâu - Bản Tằm, Châu Bình…

1.3.3 Phá m ẫu quặng cát Monazite [4]

 Phá hủy quặng bằng axit H2SO4

Th3(PO4)4 + 6H2SO4 3Th(SO4)2 + 4H3PO42LnPO4 + 3H2SO4  Ln2(SO4)3 + 3H3PO4ThSiO4 + H2SO4  Th(SiO4)2 + SiO2 + 2H2O Phương pháp này dùng cho hầu hết các trường hợp kể cả những trường hợp chất lượng nguyên liệu thay đổi

 Phá hủy quặng bằng xút

2LnPO4 + 6NaOH → Ln2O3.3H2O + 2Na3PO4Phương pháp này chỉ dùng cho những quặng có thành phần cát monazite cao Cát monazite có giá trị thấp chứa nhiều silicat phá bằng xút sẽ rất phức tạp

 Phá hủy bằng clo hóa (phương pháp khô)

Hỗn hợp cát monazite trộn với C cùng với chất kết dính đóng thành những viên gạch và đưa vào clo hóa ở nhiệt độ từ 700- 1000o

C

LnPO4 + 2C + 3Cl2 → LnCl3 + POCl3 + CO + CO2

Th3(PO4)4 + 8C + 12Cl2 → 3ThCl4 + 4POCl3 + 4CO + 4CO2

 Phá hủy quặng bằng hỗn hợp cacbon và oxit kim loại nặng (phương pháp khô) Nung cát monazite nghiền nhỏ với oxit kim loại nặng và cacbon ở nhiệt độ 1400oC

2LnPO4 + 2MeO + 7C 1400𝑜𝐶

�⎯⎯⎯� Ln2O3 + 2MeP + 7CO Đây là phản ứng chính, sau 3 giờ phản ứng kết thúc Để đạt được 1400o

C phải tiến hành trong lò điện, oxit các nguyên tố đất hiếm thu được (trừ Ce) tan tốt trong axit, nhưng photphua kim loại chỉ tan trong nước cường thủy Ngâm chiết cả khối rắn sau phản ứng trong HCl ta thu được tổng lantanit clorua LnCl3

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 N ội dung nghiên cứu

Để tách xeri đioxit từ quặng monazite Phan Thiết, tôi sử dụng phương pháp axit bởi đây

là một phương pháp hiện đại, phù hợp với điều kiện của phòng thí nghiệm Nhằm tìm ra các điều kiệu tối ưu để nâng cao hiệu suất và chất lượng của xeri đioxit, tôi tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:

 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Na 2 SO 4 để chuyển dung dịch sau khi chế hóa thành dạng muối kép

Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện

Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau

Tuy nhiên, ở giai đoạn chuyển dung dịch sau khi chế hóa thành dạng muối kép sẽ sử dụng các tỉ lệ giữa Na2SO4 : quặng khác nhau

So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của tỉ

lệ giữa Na2SO4 : quặng đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit

 Khảo sát ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết

Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện

Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau

Tuy nhiên, ở giai đoạn chiết sẽ khảo sát ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ

So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit

 Khảo sát ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ sau khi chiết

Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện

Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau

Tuy nhiên, ở giai đoạn chiết sẽ khảo sát ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ

So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit

 Khảo sát ảnh hưởng của pH kết tủa Ce 4+

Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện

Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau

Tuy nhiên, pH kết tủa Ce4+giữa các mẫu khảo sát là khác nhau

So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của pH kết tủa Ce4+đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit

 Khảo sát ảnh hưởng của một số chất oxi hóa Ce 3+

thành Ce 4+

Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện

Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau

Tuy nhiên, ở giai đoạn oxi hóa Ce3+ thành Ce4+, chúng tôi sử dụng 3 chất oxi hóa là dung dịch HNO3, dung dịch (NH4)2S2O8/HNO3 và dung dịch H2O2/HCl để oxi hóa Ce3+

thành

Ce4+

So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của một số chất oxi hóa Ce3+

thành Ce4+đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit

 Khảo sát thành phần pha và cấp hạt của sản phẩm

Sản phẩm cuối cùng được ghi phổ XRD và chụp ảnh SEM để xác định thành phần pha, hình dạng và kích thước hạt vì chất lượng, hàm lượng, kích thước hạt CeO2 sẽ quyết định khả năng ứng dụng của nó trong thực tiễn

2.2 Phương pháp nghiên cứu [3, 4]

2.2.1 Phương pháp chế hóa với axit

Nguyên tắc của phương pháp này là xử lý cát monazite (đã được nghiền nhỏ) với axit sunfuric đặc, nóng đun trong 5 giờ ở 230 – 250o

C Hỗn hợp thu được được hòa tách với nước

cất, xeri và các nguyên tố khác trong dung dịch được tách ra khỏi phần cát không tan

Hình 2.1 Chế hóa quặng bằng phương pháp axit

2.2.2 Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) [3]

Phổ XRF xác định thành phần hóa học của quặng monazite (được đo tại Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh- Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm TP HCM - số 2, Nguyễn Văn Thủ, Quận 1, TP HCM)

2.2.3 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD method) [3]

2.2.3 1 Điều kiện nhiễu xạ - Định luật Bragg

Hình 2.2 Nhiễu xạ tia X

Giả sử có một chùm tia X đơn sắc đến gặp tinh thể và phản xạ trên các mặt phẳng mạng

Để có sự giao thoa của các sóng phản xạ, các sóng này phải cùng pha, nghĩa là hiệu quang trình của chúng phải bằng một số nguyên lần bước sóng

Hiệu quang trình của hai tia đến gặp hai mặt phẳng mạng có khoảng cách d là

Đây chính là nội dung định luật Bragg

2.2.3.2 Gi ản đồ nhiễu xạ tia X (XRD pattern) [3]

Giản đồ nhiễu xạ tia X là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa cường độ các pic nhiễu xạ theo góc nhiễu xạ 2θ

- Trục tung là cường độ pic nhiễu xạ

- Trục hoành là giá trị 2θ

Đỉnh pic có thể ghi các chỉ số Miller (hkl) của mặt phẳng phản xạ hay khoảng cách d giữa các mặt phẳng đó

Phía trên và dưới giản đồ thường có các thông tin về tên thiết bị, ngày ghi mẫu, người gởi

mẫu, tên mẫu, chế độ ghi (đối âm cực, bước sóng…)

2.2.3.3 Nh ận biết chất bằng giản đồ XRD

Sau khi thu được giản đồ XRD của mẫu nghiên cứu, ta có thể nhận biết thành phần hóa

học và tên của mẫu đó bằng so sánh vị trí của các vạch nhiễu xạ của mẫu với một ngân hàng

dữ liệu lớn của các giản đồ XRD được gọi là The Powder Diffraction File (PDF) Database Trong phần thực nghiệm, các giản đồ XRD được đo tại Viện Khoa học và Công nghệ

Việt Nam (số 1, Mạc Đĩnh Chi, phường Bến Nghé, quận 1, TP HCM)

2.2.4 Phương pháp chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM- Scanning electrons microscope) [3]

Kính hiển vi điện tử quét SEM là một phương pháp phân tích cấu trúc chất rắn được sử

dụng rộng rãi Tuy ra đời sau kính hiển vi điện tử truyền TEM, nhưng SEM vẫn được ưa

chuộng hơn do dễ sử dụng, chụp ảnh đẹp, giá thành thấp và dễ chuẩn bị mẫu

SEM hoạt động trên nguyên tắc dùng một chùm điện tử hẹp chiếu quét trên bề mặt mẫu, điện tử sẽ tương tác với bề mặt mẫu đo và phát ra các bức xạ thứ cấp (điện tử thứ cấp, điện tử tán xạ ngược…), gọi chung là các tín hiệu Việc thu các tín hiệu này sẽ cho được hình ảnh vi

cấu trúc tại bề mặt mẫu

Ảnh xem trong tài liệu được đo ở phòng thí nghiệm Công nghệ Nano, Trung tâm nghiên

cứu triển khai – khu Công nghệ Cao TP.HCM (Lô I3, đường N2, Khu công nghệ cao, quận 9, TP.HCM)

2.2.5 Tách CeO 2 b ằng phương pháp kết tủa chọn lọc [4]

Sử dụng điều kiện kết tủa khác nhau của Ce(OH)4 và Ln(OH)3 để tách xeri ra khỏi các nguyên tố đất hiếm khác

Các phương pháp chuyển Ce3+ thành Ce4+ :

- Sử dụng dung dịch HNO3 đặc

- Sử dụng dung dịch H2O2 trong môi trường axit

- Sử dụng (NH4)2S2O8 trong môi trường axit

Ce(OH)4 là một bazơ yếu, yếu hơn Ce(OH)3 nên muối của Ce(IV) bị thủy phân rất mạnh khi tan trong nước Do tính bazơ yếu đó, nó có thể kết tủa trong môi trường axit mạnh pH khoảng 1, trong khi Ln(OH)3 kết tủa trong môi trường có pH từ 6,5 đến khoảng 8 Khi thêm dung dịch bazơ để nâng pH của dung dịch, Ce(OH)4 sẽ kết tủa trước và có thể tách ra dễ dàng

2.2.7 Tinh ch ế xeri bằng phương pháp chiết [4]

Chiết chọn lọc trong dung môi không phải là nước Đặc biệt là tributylphotphat (TBP),

Ce4+đi pha vào hữu cơ, sau đó tách pha hữu cơ rửa sạch rồi khử bằng dung dịch hiđroperoxit (H2O2) chuyển Ce4+ thành Ce3+đi vào pha vô cơ

- Lò nung, nhiệt độ tối đa 1200oC

- Máy nghiền hành tinh

Hình 2.3 Quặng monazite đã nghiền mịn

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nghiên c ứu thành phần của quặng monazite Phan Thiết và xác định hàm lượng CeO 2 trong m ẫu

Thành phần của quặng monazite Phan Thiết được xác định bằng phương pháp xác định thành phần nguyên tố XRF

B ảng 3.1 Thành phần của quặng monazite Phan Thiết

Từ đó, hiệu suất tách CeO2 được xác định theo công thức:

% 100

O

m H

m

= ×Trong đó:

- m (g) là khối lượng CeO2 tách được từ 5g mẫu

- mo (g) là khối lượng CeO2 trong 5g mẫu được tính toán từ kết quả XRF (% CeO2 = 24,26 %; mo = 1,213 g)

3.2 Kh ảo sát ảnh hưởng một số yếu tố đến hiệu suất tách và độ tinh khiết của sản phẩm 3.2.1 Ảnh hưởng của việc kết tủa lại pha vô cơ sau khi chiết

3.2.1.1 Không k ết tủa lại pha vô cơ (quy trình 1)

Dựa theo quy trình sau đây (tham khảo từ các tài liệu [2, 6, 7, 8, 9])

a) Ch ế hóa axit [2]

Cân 5 g quặng monazite cho vào cốc 250 ml, cho tiếp 10 ml H2SO4 đặc vào, đậy bằng

mặt kính đồng hồ, đặt trong bếp cách cát, đun trong tủ Hood ở nhiệt độ 250o

C trong 5 giờ

Th3(PO4)4 + 6H2SO4 3Th(SO4)2 + 4H3PO4 2LnPO4 + 3H2SO4  Ln2(SO4)3 + 3H3PO4ThSiO4 + H2SO4  Th(SiO4)2 + SiO2 + 2H2O

Sau khi đun 5 giờ, để nguội trong tủ Hood để tránh SO2 bay ra, quặng chuyển thành dạng bùn nhão có màu xám Cho 100 ml H2O cất vào khuấy đều, thấy có những hạt cát không tan (SiO2, TiO2, ZrSiO4,…) Lọc lấy dung dịch, rửa bằng nước cất, mỗi lần rửa 10 ml, dung dịch

có màu xanh lam hơi nhạt chứa Ln3+, Th4+, H3O+, HSO4-, SO42-, H2PO4-

Hình 3.1 Hỗn hợp bùn nhão sau khi chế hóa

b) K ết tủa Ln 2 (SO 4 ) 3 Na 2 SO 4 nH 2 O [8, 9]

Cho 20 g Na2SO4 vào dung dịch thu được, khuấy từ trong 2 giờ ở nhiệt độ thường Lọc

lấy kết tủa, làm khô kết tủa ở 100o

C trong 1 giờ, kết tủa có màu xám trắng

2Na+ + 2Ln3+ + 4SO42- + xH2O  Ln2(SO4)3.Na2SO4.xH2O

c) Chuy ển Ln 2 (SO 4 ) 3 Na 2 SO 4 nH 2 O thành Ln(OH) 3 [8]

Hòa tan 15 g NaOH vào 50 ml nước cất rồi cho kết tủa ở trên vào, khuấy từ ở 100oC trong 1 giờ Lọc lấy kết tủa, làm khô kết tủa ở 100o

C trong 1 giờ, sau khi làm khô, hiđroxit của các nguyên tố đất hiếm từ màu xám trắng chuyển thành màu vàng

Ln2(SO4)3.Na2SO4.xH2O + 6NaOH  2Ln(OH)3 + 4Na2SO4 + xH2O

Hình 3.2 Kết tủa Ln(OH)3

d) Hòa tan k ết tủa Ln(OH) 3 b ằng axit nitric [6]

Hòa tan hiđroxit của các nguyên tố đất hiếm bằng 70 ml dung dịch HNO3 (tỉ lệ dd HNO3đ: H2O là 4:3), thu được dung dịch có màu đỏ da cam

Ln(OH)3 + 3H+  Ln3+ + 3H2O

Hình 3.3 Dung dịch Ln3+

e) K ết tủa xeri (IV) hidroxit [6]

Cho dung dịch NaOH 20% vào dung dịch trên đến pH = 3,8 thu được kết tủa xeri (IV) hiđroxit Sau khi lọc phần kết tủa được làm khô trong 1 giờ ở 100oC, thu được kết tủa có màu vàng nhạt

f) Hòa tan k ết tủa Ce(OH) 4 [6]

Pha 50 ml dung dịch axit nitric (tỉ lệ dung dịch HNO3 đặc : nước là 4:3) vào cốc thủy tinh, cho từ từ kết tủa xeri(IV) hidroxit vào Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, cho thêm nước

cất vào Dung dịch có màu cam đỏ

Cho dung dịch H2O2 5% vào pha hữu cơ (tỷ lệ 1:1), lắc trong 5 phút, để yên trong 30 phút, pha vô cơ và pha hữu cơ đều không màu, chiết lấy phần ở dưới (pha vô cơ) Sau đó phần dung dịch ở trên (pha hữu cơ) được chiết lại một lần nữa bằng dung dịch H2O2 5% giống như trên

2Ce4+ + H2O2  2Ce3+ + 2H+ + O2↑

Hình 3.5 Cất phần nhẹ

i) K ết tủa [7]

Đun đuổi H2O2 ở 90o

C trong khoảng 1 giờ, sau đó cho dung dịch axit oxalic 10% vào để

kết tủa xeri oxalat Lọc thu lấy kết tủa, rửa kết tủa bằng nước nóng cho đến pH = 7 Kết tủa được làm khô ở 100oC trong 1 giờ và nung ở 1000oC trong 1 giờ Sau khi nung thu được xeri đioxit màu đỏ gạch nhạt

2Ce2(C2O4)3 + O2  →o

t

4CeO2 + 6CO + 6CO2

3.2.1.2 Có k ết tủa lại pha vô cơ (quy trình 2)

- Các g iai đoạn a, b, c, d, e, f tương tự quy trình 1

- Giai đoạn g (chiết):

Chiết bằng TBP theo tỷ lệ 1: 1 và lắc trong 5 phút, để yên trong 30 phút để 2 pha tách ra, chiết lấy pha hữu cơ có màu cam đỏ

Pha vô cơ được kết tủa bằng dung dịch NaOH 20% ở pH = 11 Kết tủa thu được sấy khô

ở 100o

C trong 1 giờ Hòa tan kết tủa bằng dung dịch HNO3 (tỉ lệ dung dịch nước là 4:3), thu được dung dịch màu cam đỏ, sau đó lại kết tủa bằng dung dịch NaOH 20% ở pH = 3,8, kết tủa

sấy khô rồi hòa tan bằng dung dịch HNO3 thu được dung dịch màu cam đỏ

Chiết bằng pha hữu cơ thu được ở trên, lắc trong 5 phút Tách pha vô cơ thu được pha

hữu cơ có màu đỏ cam

- Các giai đoạn h, i tương tự quy trình 1