Nghiên cứu thử nghiệm phân tách một số nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ bằng Poly(Hydroxamic Axit)

Bảng 3.12: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 phân đoạn giàu LaError!. Bảng 3.13: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu CeError!. Bảng 3.14: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 p

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THỨC

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM PHÂN TÁCH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NHÓM NHẸ BẰNG

POLY(HYDROXAMIC AXIT)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Hà Nội: 2016

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYỄN THỊ THỨC

NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM PHÂN TÁCH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NHÓM NHẸ BẰNG

POLY(HYDROXAMIC AXIT)

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ

Mã số: 60440114 Người hướng dẫn : TS Trịnh Đức Công

Hµ Néi :2016

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn TS.Trịnh Đức Công đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Chúng tôi xin cảm ơn chân thành tới Ban Lãnh đạo Viện hóa học – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Phòng vật liệu polyme, các phòng chức năng đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, trang thiết bị nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn các thầy, các cô, các đồng nghiệp, bạn bè và người thân đã dạy bảo, giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học và thực hiện thành công luận văn này

Ngày 20 tháng 12 năm 2015 Học viên

Nguyễn Thị Thức

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 8

DANH MỤC CÁC HÌNH 9

MỞ ĐẦU Error! Bookmark not defined CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨUError! Bookmark not defined.

1.1 Các đặc điểm và tính chất của nguyên tố đất hiếm Error! Bookmark not defined

1.1.1 Giới thiệu chung về đất hiếm Error! Bookmark not defined 1.1.2 Một số tính chất, đặc trưng của nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹError! Bookmark

not defined.

1.2 Sơ lược về kim loại đất hiếm nhóm nhẹ Lantan, Xeri, Praseodymi và NeodymiError!

Bookmark not defined

1.2.1 Tính chất hóa học Error! Bookmark not defined 1.2.2 Các phương pháp điều chế Error! Bookmark not defined 1.2.3 Tính tan Error! Bookmark not defined 1.2.4 Một số hợp chất Error! Bookmark not defined.

1.3 Trữ lượng, tài nguyên và đặc điểm đất hiếm trên thế giới và Việt NamError! Bookmark

not defined

1.4 Các phương pháp tách và thu hồi đất hiếm Error! Bookmark not defined

1.4.1 Sử dụng nhựa trao đổi ion dạng cation Error! Bookmark not defined 1.4.2 Sử dụng nhựa trao đổi ion dạng anion Error! Bookmark not defined 1.4.3 Sử dụng nhựa trao đổi ion dạng tạo phức Error! Bookmark not defined.

1.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân tách đất hiếm bằng phương pháp trao

đổi ion Error! Bookmark not defined.

defined

1.6 Các nghiên cứu ứng dụng poly(hydroxamic axit) (PHA) để tách đất hiếm Error!

Bookmark not defined

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined.

Trang 5

2.1 Hóa chất, thiết bị Error! Bookmark not defined.

2.1.1 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.1.2 Thiết bị Error! Bookmark not defined

2.2 Nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined

2.2.1 Quá trình hấp phụ từng ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và Nd(III) trong dung dịch

bằng PHA-PAM và PHA-VSA Error! Bookmark not defined 2.2.2 Quá trình giải hấp từng ion kim loại ra khỏi nhựa từ dung dịch chuẩnError!

Bookmark not defined.

2.2.3 Nghiên cứu quá trình tái sử dụng PHA-PAM Error! Bookmark not defined.

2.2.4 Quá trình hấp phụ trên cột các ion La(III), Pr(III), Nd(III) và Ce(IV) từ dung

dịch tổng đất hiếm nhóm nhẹ bằng PHA-PAMError! Bookmark not defined.

2.2.5 Quá trình giải hấp tách từng ion La(III), Pr(III), Nd(III) và Ce(IV) từ dung dịch

defined.

2.2.6 Quá trình kết tủa và nung để thu hồi oxit đất hiếm từ các PĐ tinh khiếtError!

2.3 Phương pháp phân tích đánh giá Error! Bookmark not defined

2.3.1 Xác định phần trăm ion các kim loại đất hiếm đã hấp phụ bằng PHA-PAM

Error! Bookmark not defined 2.3.2 Hằng số phân bố (Kd) Error! Bookmark not defined 2.3.3 Độ hấp phụ của polyme với các ion kim loại Error! Bookmark not defined.

defined.

2.3.5 Phổ nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined.

3.1 Quá trình hấp phụ từng ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và Nd(III) từ dung dịch chuẩn bằng PHA- VSA Error! Bookmark not defined

3.1.1 Ảnh hưởng của pH tới quá trình hấp phụ Error! Bookmark not defined 3.1.2 Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụError! Bookmark not defined 3.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đến quá trình hấp phụError! Bookmark not

defined.

3.1.4 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Error! Bookmark not defined.

3.2 Quá trình hấp phụ từng ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và Nd(III) từ dung dịch chuẩn

Trang 6

bằng PHA- PAM Error! Bookmark not defined

3.2.1 Ảnh hưởng của pH tới quá trình hấp phụ Error! Bookmark not defined 3.2.2 Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình hấp phụError! Bookmark not defined 3.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại ban đầu đến quá trình hấp phụ Error!

3.2.4 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Error! Bookmark not defined.

3.3 Quá trình giải hấp từng ion La(III), Nd(III), Pr(III) và Ce(IV) từ dung dịch chuẩn bằng PHA- PAM Error! Bookmark not defined

3.3.1 Ảnh hưởng của dung dịch rửa giải Error! Bookmark not defined 3.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch rửa giải HClError! Bookmark not defined.

3.4 Nghiên cứu khả năng tái sử dụng PHA Error! Bookmark not defined 3.5 Quá trình tách riêng rẽ từng ion trong dung dịch tổng đất hiếm nhóm nhẹ bằng PHA trên cột trao đổi ion Error! Bookmark not defined

3.5.1 Ảnh hưởng của thể tích dung dịch và tốc độ dòng rửa giải đến quá trình rửa giải

trên cột trao đổi PHA-PAM Error! Bookmark not defined.

3.5.2 Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến quá trình rửa giải trên cột trao đổi PHA-PAM

Error! Bookmark not defined.

3.5.3 Quá trình tách riêng rẽ từng ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và Nd(III) từ các phân

đoạn giàu tương ứng Error! Bookmark not defined 3.5.3.1.Quá trình tách La(III) từ PĐ giàu La Error! Bookmark not defined 3.5.3.2 Quá trình tách Ce(IV) từ PĐ giàu Ce Error! Bookmark not defined 3.5.3.3 Quá trình tách Pr(III) từ PĐ giàu Pr Error! Bookmark not defined 3.5.3.4 Quá trình tách Nd(III) từ PĐ giàu Nd Error! Bookmark not defined.

defined.

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 11

Trang 7

BẢNG KÝ HIỆU NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT

Trang 8

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các nguyên tố đất hiếm và đặc tính cơ bảnError! Bookmark not defined Bảng 1.2: Bảng phân chia các nhóm nguyên tố đất hiếmError! Bookmark not defined Bảng 1.3: Cấu hình electron của nguyên tử các NTĐH ở trạng thái cơ bản Error!

Bookmark not defined.

Bảng 1.4: Tổng hợp trữ lượng và tài nguyên đất hiếm ở Việt NamError! Bookmark not

defined.

Bảng 1.5: Thành phần NTĐH ở một số mỏ của Việt Nam và thế giớiError! Bookmark

not defined.

Bảng 3.1: Độ hấp phụ cực đại tính theo Langmuir Error! Bookmark not defined Bảng 3.2: Độ hấp phụ cực đại tính theo Langmuir Error! Bookmark not defined Bảng 3.3: Khả năng tái sử dụng chất hấp phụ PHA đối với La(III)Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3.4: Khả năng tái sử dụng chất hấp phụ PHA-PAM đối với Ce(IV) Error!

Bảng 3.5: Khả năng tái sử dụng chất hấp phụ PHA-PAM đối với Pr(III) Error!

Bảng 3.6: Khả năng tái sử dụng chất hấp phụ PHA đối với Nd(III)Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3.7: Thành phần hóa học của dung dịch đất hiếm nhóm nhẹError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tốc độ và thể tích dung dịch rửa giảiError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.9: Thành phần các ion kim loại đất hiếm thu nhận được sau khi gom các PĐ rửa

giải trên cột trao đổi PHA Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.10: Các phân đoạn giàu từng ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và Nd(III) sau khi gom

các PĐ rửa giải Error! Bookmark not defined Bảng 3.11: Kết quả rửa giải lần 2 phân đoạn giàu LaError! Bookmark not defined Bảng 3.12: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 phân đoạn giàu LaError! Bookmark not

defined.

Trang 9

Bảng 3.13: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu CeError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.14: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 phân đoạn giàu CeError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.15: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu PrError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.16: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 phân đoạn giàu PrError! Bookmark not

defined.

Bảng 3.17: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 4 phân đoạn giàu Pr 58

Bảng 3.18: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu NdError! Bookmark not

defined.

Trang 10

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cột trao đổi ion Error! Bookmark not defined Hình 1.2: Mô hình tạo phức của một số nhóm chức với kim loạiError! Bookmark not

defined

Hình 1.3: Nhóm chức hydroxamic ở dạng tautome hóa giữa xeton và enol Error!

defined

Hình 2.1: Hình ảnh sản phẩm PHA-PAM……….………26

Hình 2.2: Hệ thống cột trao đổi ion loại nhỏ Error! Bookmark not defined

Hình 2.3: Sơ đồ phân tách các ion kim loại đất hiếm từ dung dịch tổng đất hiếm nhóm

nhẹ bằng PHA-PAM Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Quy trình thu hồi các oxit đất hiếm bằng phương pháp kết tủa Error!

Hình 3.1: Ảnh hưởng của pH tới độ hấp phụ Error! Bookmark not defined Hình 3.2: Ảnh hưởng của thời gian tới độ hấp phụ Error! Bookmark not defined Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đầu đến độ hấp phụError! Bookmark not

defined

Hình 3.4: Đường đẳng nhiệt Langmuir Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Ảnh hưởng của pH tới quá trình hấp phụ Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình hấp phụError! Bookmark not defined Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ ion kim loại đầu đến quá trình hấp phụ Error!

Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt Langmuir Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Ảnh hưởng của dung dịch rửa giải đến quá trình tách ion La(III) Error!

Trang 11

Hình 3.10: Ảnh hưởng của dung dịch rửa giải đến quá trình tách ion Ce(IV) Error!

Hình 3.11: Ảnh hưởng của dung dịch rửa giải đến quá trình tách ion Pr(III) Error!

Hình 3.12: Ảnh hưởng của dung dịch rửa giải đến quá trình tách ion Nd(III) Error!

Hình 3.13: Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch rửa giải đến khả năng tách các ion ra khỏi

nhựa Error! Bookmark not defined

Hình 3.14: Đường cong rửa giải dung dịch tổng nhóm nhẹ ứng với mỗi phân đoạn bằng

dung dịch HCl với nồng độ khác nhau Error! Bookmark not defined Hình 3.15: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu LaError! Bookmark not

defined

Hình 3.16: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 phân đoạn giàu LaError! Bookmark not

defined

Hình 3.17: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu CeError! Bookmark not

defined

Hình 3.18: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 3 phân đoạn giàu CeError! Bookmark not

defined

Hình 3.19: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu PrError! Bookmark not

defined

Hình 3.22: Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 2 phân đoạn giàu NdError! Bookmark not

defined

Trang 12

defined

Trang 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I Tiếng Việt

nhựa Wofatite SBU, Z.Chem, T11, trang 389

cạnh các ion kim loại khác trên nhựa Wofatite SBU, Acta Chimica Academi

Scientiarum, Hungaricae, 75(3), tr 227-233

pháp sắc ký, chiết sử dụng tác nhân di-(2-etylhexyl)phosphoric axit Báo cáo

tại Hội thảo khoa học kỹ thuật về Đất hiếm lần thứ nhất

4 Chu Xuân Anh, Trần Hồng Côn, Phạm Khả Hiền (1987), Tách và xác định

Uranium bằng phương pháp chiết sắc ký với silicagel tẩm TBP In trong: Tuyển

tập các Công trình khoa học, Hội nghị khoa học về Phân tích đất hiếm, Hà Nội

5 Chu Xuân Anh, Trần Hồng Côn (1987), Tách và xác định Uranium bằng phương

pháp chiết sắc ký với silicagel In trong: Tuyển tập các Công trình khoa học, Hội

nghị khoa học về Phân tích đất hiếm, Hà Nội

6 Lưu Minh Đại, Đặng Vũ Minh, Ngô Sỹ Lương, Bùi Duy Cam, Vũ Thị Yến,

Nguyễn Đình Luyện, Đặng Vũ Lương (1997), Thu hồi Ytri và Europi từ đất hiếm

Yên Phú bằng phương pháp chiết, Báo cáo tổng kết đề tài cấp trung tâm

7 Phạm Văn Hai (1999), Chiết, phân chia các nguyên tố đất hiếm bằng

Tributylphotphat và hỗn hợp Triizoamylphotphat, Axit di-(2-etylhexyl) photphonic,

Luận án Tiến sĩ Hóa học, Trung tâm Khoa học tự nhiên và Công nghệ Quốc Gia,

Hà Nội

8 Hoàng Nhuận (2005), Nghiên cứu điều kiện tách riêng rẽ Ce, La, Pr, Nd từ

tinhquặng đất hiếm Đông Pao, Luận án Tiến sĩ Hóa Vô cơ, Trường Đại học Khoa

học tự nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội

Trang 14

9 Lê Bá Thuận (2002), Nghiên cứu công nghệ và ứng dụng nguyên tố hiếm và đất

hiếm Việt Nam tại Viện Công Nghệ Xạ Hiếm trong thời gian 1985-2000, Tuyển

tập công trình khoa học 1985-2000 của Viện Công Nghệ Xạ Hiếm Hà Nội, tr

33-74

10 Nguyễn Trọng Uyển, Lê Hùng, Chu Xuân Anh, Nguyễn Đình Bảng (1984), Tính

chất trao đổi của các nguyên tố đất hiếm trong hệ EDD /Dung dịch đệm/Cationit axit mạnh, khả năng ứng dụng để tách tinh khiết từng nguyên tố đất hiếm Báo cáo

tại Hội thảo khoa học kỹ thuật về Đất hiếm lần thứ nhất

11 Nguyễn Trọng Uyển, Lê Hùng, Nguyễn Đình Bảng, Chu Xuân Anh (1985)

Nghiên cứu tính chất trao đổi ion của Pr, nồng độ trên cột trong những hệ đệm nitrat hoặc axetat và ứng dụng để tách tinh khiết, tạp chí Khoa học - ĐHTH Hà

Nội, số 3

II Tiếng Anh

12 Feng Xie, Ting An Zhang, David Dreisinger, Fiona Doyle (2014), “A critical

review on solvent extraction of rare earths from aqueous solutions”, Minerals

Engineering, Volume 56, Pages 10–28

13 Gupta (1992), “Extractive metallurgy of rare earths”, International Materials

Reviews 37 (5), p.197-248

14 Khaled F Hassan (2011), “Preparation of Poly(Hydroxamic Acid) for Separation

of Zr/Y, Sr System”, SAGE-Hindawi Access to Research Chromatography

Research International, page 6

15 Moore (2000), “Selective separation of rare earth elements by ion exchange in an

iminodiaxetic resin”, US006093376A, Jul.25

16 Md Jelas Haron, Mariati Tiansih et al (2005), “Sorption of Cu(II) by

poly(hydroxamic axit) chelating exchanger prepared from poly(methyl acrylate)

grafted oil palm empty fruit bunch (OPEFB)”, Bio Resources 4(4), p.1305-1318

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	343,98 KB