Nghiên cứu chiết một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphotphin oxit, axit di (2 etylhexyl)photphoric từ môi trường axit axetic và các dẫn xuất clo của nó (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN ĐỨC TRÍ NGHIÊN CỨU CHIẾT MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM BẰNG TRIPHENYLPHOTPHIN OXIT, AXIT DI-2-ETYLHEXYLPHOTPHORIC TỪ MÔI TRƯ

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRẦN ĐỨC TRÍ

NGHIÊN CỨU CHIẾT MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM BẰNG TRIPHENYLPHOTPHIN OXIT, AXIT DI-(2-ETYLHEXYL)PHOTPHORIC

TỪ MÔI TRƯỜNG AXIT AXETIC VÀ CÁC DẪN XUẤT CLO CỦA NÓ

Chuyên ngành : HÓA PHÂN TÍCH

Mã số : 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN

Huế, năm 2014 Demo Version - Select.Pdf SDK

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

Trần Đức Trí

Demo Version - Select.Pdf SDK

Trang 3

Luận văn này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa phân tích – Khoa Hóa – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế

Tôi xin chân thành biết ơn thầy – PGS.TS Nguyễn Đình Luyện đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Tôi luôn ghi nhớ và biết ơn các Thầy Cô trong khoa Hóa, đặc biệt là các Thầy Cô trong tổ Hóa phân tích đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian nghiên cứu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với các nhà khoa học đã đóng góp ý kiến, nhận xét và đánh giá về chất lượng bản luận văn

Tôi xin chân thành biết ơn các đồng nghiệp và gia đình đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Huế, ngày 22 tháng 9 năm

2014

Tác giả

Trần Đức Trí

Trang 4

MỤC LỤC

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

MỤC LỤC… 1

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH 9

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 10

MỞ ĐẦU… 11

Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 13

1.1 Sơ lược về các NTĐH 13

1.1.1 Thành phần và đặc điểm của các NTĐH 13

1.1.2 Tính chất của các NTĐH 16

1.1.3 Ứng dụng của NTĐH 20

1.2 Phương pháp phân chia các NTĐH 21

1.2.1 Phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ 21

1.2.2 Phương pháp sắc ký trao đổi ion 25

1.3 Giới thiệu về tác nhân chiết TPPO và HDEHP 27

1.3.1 Tác nhân chiết Triphenylphotphin oxit (TPPO) 27

1.3.2 Tác nhân chiết axit di-(2-etylhexyl)photphoric (HDEHP) 28

1.4 Giới thiệu axit axetic và các dẫn xuất clo của nó 29

1.4.1 Axit axetic (CH3COOH) 29

1.4.2 Các dẫn xuất clo của axit axetic 29

Chương 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 31

2.1 Dụng cụ, hoá chất 31

2.1.1 Dụng cụ thí nghiệm 31

2.1.2 Các loại hoá chất 31

2.2 Các phương pháp phân tích kiểm tra 34

2.2.1 Xác định nồng độ axit 34

2.2.2 Xác định hàm lượng tổng các NTĐH 34

Trang 5

2.2.3 Xác định hàm lượng từng NTĐH trong hỗn hợp 34

2.3 Xác định các thông số quá trình chiết NTĐH 35

2.3.1 Hệ số phân bố (D) 35

2.3.2 Hệ số phân chia (β) 35

2.3.3 Hệ số tăng cường chiết (SK) 36

2.3.4 Đường đẳng nhiệt chiết 36

2.3.5 Độ sạch 36

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37

3.1 Chiết NTĐH bằng TPPO, HDEHP từ môi trường CCl 3 COOH 37

3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit CCl3COOH đến hệ số D và SK 37

3.1.2 Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D và SK 40

3.1.3 Ảnh hưởng của tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D và SK 42

3.1.4 Đường đẳng nhiệt chiết của Nd, Eu, Gd, Y khi chiết bằng (TPPO + HDEHP) 43

3.2 Chiết NTĐH bằng TPPO, HDEHP từ môi trường CHCl 2 COOH 44

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit CHCl2COOH đến hệ số D và SK 44

3.2.4 Đường đẳng nhiệt chiết của Nd, Eu, Gd, Y khi chiết bằng (TPPO + HDEHP) 49

3.3 Chiết NTĐH bằng TPPO, HDEHP từ môi trường CH 2 ClCOOH 50

3.3.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit CH2ClCOOH đến hệ số D và SK 50

3.3.4 Đường đẳng nhiệt chiết của Nd, Eu,Gd, Y khi chiết bằng (TPPO + HDEHP) 55

3.4 Chiết NTĐH bằng TPPO, HDEHP từ môi trường CH 3 COOH 56

3.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ axit CH3COOH đến hệ số D và SK 56

Trang 6

3.4.4 Đường đẳng nhiệt chiết của Nd, Eu, Gd, Y khi chiết bằng (TPPO +

HDEHP) 61

3.5 Ứng dụng hệ nghiên cứu để làm giàu La 3+ 62

3.5.1 Chọn điều kiện thích hợp để làm giàu La3+ 62

3.5.2 Làm giàu La3+ từ hỗn hợp (La3+, Gd3+, Dy3+) 64

KẾT LUẬN 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

Trang 7

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các phân nhóm của các NTĐH 13

Bảng 1.2 Cấu hình electron của các nguyên tử và ion đất hiếm 14

Bảng 1.3 Một số đặc điểm của các NTĐH 15

Bảng 1.4 Một số hằng số vật lý của các NTĐH 17

Bảng 1.5 Một số tính chất vật lý của dẫn xuất clo của axit axetic 30

Bảng 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ axit CCl3COOH đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CCl3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 38

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CCl3COO -- TPPO, HDEHP - Toluen 41

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CCl3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 43

Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ axit CHCl2COOH đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 45

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D và SK của NTĐH trong hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP-Toluen 47

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 49

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ axit CH2ClCOOH đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CH2ClCOO - - TPPO, HDEHP - Toluen 50

Bảng 3.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D và SK của NTĐH trong hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP-Toluen 53

Bảng 3.9: Ảnh hưởng của tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 55

Bảng 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ axit CH3COOH đến hệ số D và SK của một số NTĐH trong hệ Ln3+- CH3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 57

Trang 8

Bảng 3.11: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D và SK của NTĐH

trong hệ Ln3+- CH3COO - - TPPO, HDEHP-Toluen 59 Bảng 3.12: Ảnh hưởng của tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D và SK của

một số NTĐH trong hệ Ln3+- CH3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 61 Bảng 3.13: Sự phụ thuộc của hệ số phân bố D và βLn/La vào nồng độ HX 63 Bảng 3.14: Kết quả làm giàu La3+ từ dung dịch đất hiếm (La3+, Gd3+, Dy3+,)

trong pha nước 64

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1: Ảnh hưởng của nồng độ axit CCl3COOH đến hệ số D1,2 của một số

NTĐH trong hệ Ln3+ - CCl3COO- - TPPO, HDEHP - Toluen 39 Hình 3.2: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK của một số NTĐH

trong hệ Ln3+- CCl3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 42 Hình 3.3: Đường đẳng nhiệt chiết của Y3+, Gd3+, Eu3+ , Nd3+ khi chiết bằng

(TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) trong môi trường CCl3COOH 44 Hình 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ axit CHCl2COOH đến hệ số D1,2 của một số

NTĐH trong hệ Ln3+- CHCl2COO- - TPPO, HDEHP - Toluen 46 Hình 3.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK của một số NTĐH

trong hệ Ln3+- CHCl2COO- - TPPO ,HDEHP - Toluen 48 Hình 3.6: Đường đẳng nhiệt chiết của Nd3+, Eu3+, Gd3+, Y3+ khi chiết bằng

(TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) trong môi trường CHCl2COO- 50 Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ axit CH2ClCOOH đến hệ số D1,2 của một số

NTĐH trong hệ Ln3+- CH2ClCOO- - TPPO, HDEHP - Toluen 52 Hình 3.8: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK của một số NTĐH

trong hệ Ln3+- CH2ClCOO- - TPPO ,HDEHP - Toluen 54 Hình 3.9: Đường đẳng nhiệt chiết của Nd3+

, Eu3+, Gd3+, Y3+ khi chiết bằng (TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) trong môi trường CH2ClCOO- 56 Hình 3.10: Ảnh hưởng của nồng độ axit CH3COOH đến hệ số D1,2 của một số

NTĐH trong hệ Ln3+

- CH3COO- - TPPO, HDEHP - Toluen 58 Hình 3.11: Ảnh hưởng của tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK của một số NTĐH

trong hệ Ln3+- CH3COO- - TPPO ,HDEHP - Toluen 60 Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt chiết của Nd3+

,Eu3+, Gd3+, Y3+ khi chiết bằng (TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) trong môi trường CH3COO- 62 Hình 3.13: Sơ đồ làm giàu La3+ từ hỗn hợp (La3+, Gd3+, Dy3+) 60

Trang 10

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

3

CCl COOH

C : Nồng độ ban đầu của axit tricloaxetic

2

CHCl COOH

C : Nồng độ ban đầu của axit đicloaxetic

2

CH ClCOOH

C : Nồng độ ban đầu của axit monocloaxetic

2

CH ClCOOH

C : Nồng độ ban đầu của axit axetic

H

C  : Nồng độ ban đầu của ion H+

3

Ln

C  : Nồng độ ban đầu của ion nguyên tố đất hiếm

D : Hệ số phân bố

DTPA : Axit đietylentriaminpentaaxetic

Ln3+ : Ion nguyên tố đất hiếm

[Ln3+]n : Nồng độ cân bằng chiết của ion nguyên tố đất hiếm trong pha nước [Ln3+]hc : Nồng độ cân bằng chiết của ion nguyên tố đất hiếm trong pha hữu cơ NTĐH : Nguyên tố đất hiếm

SK : Hệ số tăng cường chiết

TPPO : Triphenylphotphin oxit

HDEHP : Axit di-(2-etylhexyl)photphoric

β : Hệ số tách, hệ số phân chia

Trang 11

MỞ ĐẦU

Lịch sử của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bắt đầu vào năm 1794, khi nhà hóa học Phần Lan Gađôlin (G.Gadolin, 1760-1852) tách được “đất ytri” Các NTĐH chiếm khoảng 1/6 tổng số các nguyên tố đã biết, nhưng trong một thời gian dài ứng dụng thực tế của các nguyên tố này rất hạn chế Ngày xưa chỉ có nguyên tố xeri được dùng để chế tạo đá lửa còn các NTĐH khác rất ít được sử dụng Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, các NTĐH và các hợp chất của chúng ngày càng khẳng định được vị trí quan trọng trong các lĩnh vực khoa học, đời sống và trong các ngành kinh tế quốc dân Nhờ những tính chất đặc biệt, các NTĐH được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như: trong công nghiệp điện tử, chế tạo vật liệu mới, trong công nghệ thủy tinh, công nghệ hóa dầu, công nghệ luyện kim, tổng hợp hữu cơ, trong nông nghiệp, chăn nuôi, y học, bảo vệ môi trường,…[26], [32],[33]

Có thể nói, trong tất cả khoáng sản công nghiệp đang được khai thác, đất hiếm dường như liên quan mật thiết hơn cả với thế giới “hi_tech” (công nghệ cao) bởi các NTĐH được coi là “nguyên liệu nhu cầu” của hầu hết các ngành công nghiệp Các NTĐH ngoài góp phần làm đa dạng sản phẩm, sự có mặt của chúng còn có tác dụng nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng Do đó việc khai thác, chế biến, phân chia và làm giàu các NTĐH để ứng dụng trong thực tế là một nhu cầu không thể thiếu

Hiện nay có hai phương pháp cơ bản để phân chia, làm sạch đất hiếm là phương pháp sắc ký trao đổi ion và phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ So với phương pháp sắc ký trao đổi ion thì phương pháp chiết bằng dung môi hữu cơ là phương pháp dễ tự động hóa, dễ triển khai sản xuất với quy mô lớn, hiệu quả kinh

tế cao hơn nhiều

Từ trước đến nay, đã có nhiều công trình nghiên cứu chiết NTĐH bằng dung môi tributylphotphat (TBP), triizoamylphotphat (TiAP), axit di-(2-etylhexyl) photphoric (HDEHP), và hỗn hợp các dung môi trên, một số công trình nghiên cứu chiết NTĐH bằng dung môi triphenylphotphin oxit (TPPO) từ môi trường axit nitric, axit sunfuric và axit clohiđric,… song chiết bằng dung môi TPPO, HDEHP

Trang 12

thì chưa được nghiên cứu chi tiết và đầy đủ, chính vì vậy trong luận văn này tôi

chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphotphin oxit, axit di-(2-etylhexyl)photphoric từ môi trường axit axetic và các dẫn xuất clo của nó” nhằm góp phần bổ sung, làm phong phú thêm

lý thuyết chiết, phân chia, làm giàu các NTĐH

Trong luận văn này, chúng tôi tiến hành các nội dung sau:

1 Chiết NTĐH bằng TPPO, HDEHP từ môi trường CCl 3 COOH

5 Ứng dụng hệ nghiên cứu để làm giàu La 3+

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	1,36 MB