La | 99,6 | Vết | 0 | 99,6 | |
Nd | 99,7 | Vết | 0 | 99,7 | |
Y | 99,9 | Vết | 0 | 99,9 | |
Ce(IV) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Th | 29,8 | 19,5 | 13,3 | 62,6 | |
10 | La | 99,8 | Vết | 0 | 99,8 |
Nd | 99,7 | Vết | 0 | 99,7 | |
Y | 99,6 | Vết | 0 | 99,6 | |
Ce(IV) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Th | 38,6 | 30,2 | 15,2 | 84,0 | |
11 | La | 99,9 | Vết | 0 | 99,9 |
Nd | 99,8 | Vết | 0 | 99,8 | |
Y | 99,9 | Vết | 0 | 99,9 | |
Ce(IV) | 0 | 0 | 0 | 0 | |
Th | 48,2 | 40,7 | 7,3 | 96,2 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Ảnh Hưởng Của Thời Gian Phân Hủy Đến Hiệu Suất Thu Hồi Đất Hiếm -
Sự Phụ Thuộc Hiệu Suất Thu Hồi Đất Hiếm Vào Nồng Độ Dung Dịch Naoh Từ Hình 3.16 Có Thể Nhận Thấy Hiệu Suất Thu Hồi Đất Hiếm Tăng Lên Theo -
Ảnh Hưởng Của Nồng Đ Muối Đẩy Đến Hệ Số Phân Bố Của La, Ce, Nd -
Một Số Hiệu Ứng Nhiệt Chính Trong Phân Tích Nhiệt Của Các Phức Chất -
Kết Quả Thí Nghiệm Trên Một Số Loại Rau Ở Đà Lạt -
R. D. Abrew, C.a.morais, Purification Of Rare Earth Elements From Monazite Sulfuric Acid Leach Liquor And The Production Of High-Purity Ceric Oxide. Minerals Engineering, 2010, 23 , 526-540.
Xem toàn bộ 149 trang tài liệu này.
Bảng 3.11 cho thấy khi tăng nồng độ HNO3 khả năng giải chiết các NTĐH(III) tăng lên. Các NTĐH(III) được giải chiết hoàn toàn khỏi pha hữu cơ khi nồng độ HNO3 là 5 M với một lần rửa hiệu suất đạt khoảng 99%. Th (IV) do tạo phức bền với TPPO nên được giải chiết khi nồng độ HNO3 từ 6 M đến 11 M. Ce(IV) tạo phức rất bền với TPPO nên không bị giải chiết ngay cả khi dùng HNO3 11 M.
3.5.2. Nghiên cứu giải chiết Ce(IV)
Ce(IV) không bị giải chiết khỏi pha hữu cơ bằng dung dịch HNO3 có nồng độ 11 M. Để giải chiết cần sử dụng chất khử để khử Ce(IV) về Ce(III). Ở trạng thái oxi hóa III, phức của Ce(III) với TPPO có độ bền tương tự như phức của La với TPPO nên có thể giải chiết dễ dàng khỏi pha hữu cơ. Theo các nghiên cứu [68, 77], tác nhân khử Ce(IV) về Ce(III) thích hợp nhất là H2O2 10%
+ HNO3. Kết quả nghiên cứu sự phụ thuộc hiệu suất giải chiết Ce(IV) từ pha
hữu cơ vào nồng độ dung dịch HNO3 + H2O2 10% được trình bày ở bảng 3.12.
Khả năng giải chiết Ce(IV) từ pha hữu cơ bằng HNO3 + H2O2 10%
Lần 1, % | Lần 2, % | Lần 3, % | Tổng, % | |
1 | 60,4 | 24,9 | 6,8 | 92,1 |
2 | 81,5 | 11,7 | 4,2 | 97,4 |
3 | 91,4 | 7,8 | Vết | 99,2 |
4 | 96,3 | 3,1 | Vết | 99,4 |
5 | 99,4 | Vết | Vết | 99,4 |
Từ bảng 3.12 cho thấy, để giải chiết Ce(IV) từ pha hữu cơ chỉ cần giải chiết 1 lần bằng dung dịch HNO3 5 M + H2O2 10%.
3.5.3. Nghiên cứu chiết thu nhận xeri và đất hiếm(III) từ tổng oxit đất hiếm
Sin Quyền
Kết quả phân tích thành phần các nguyên tố trong đất hiếm thu được từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền bằng phương pháp thủy luyện H2SO4 ở nhiệt độ 1800C được chỉ ra ở bảng 3.13.
Bảng 3.13. Thành phần các NTĐH, U, Th trong tổng oxit đất hiếm từ phân đoạn giàu đất hiếm của bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền
NTĐH | Hàm lượng, % | STT | NTĐH | Hàm lượng, % | |
1 | La | 34,10 | 10 | Ho | 0,03 |
2 | Ce | 48,82 | 11 | Er | 0,14 |
3 | Pr | 4,55 | 12 | Tm | 0,01 |
4 | Nd | 9,83 | 13 | Yb | 0,07 |
5 | Sm | 0,78 | 14 | Lu | 0,01 |
6 | Eu | 0,20 | 15 | Y | 0,53 |
7 | Gd | 0,60 | 16 | U | 0,008 |
8 | Tb | 0,08 | 17 | Th | 0,003 |
9 | Dy | 0,24 |
Các kết quả phân tích ở bảng 3.13 cho thấy trong tổng oxit đất hiếm Sin Quyền hàm lượng đất hiếm nhóm nhẹ khoảng 98,3% trong đó xeri chiếm 48,82%, ngoài ra còn có một lượng vết các nguyên tố phóng xạ U và Th.
Các thí nghiệm chiết thu nhận xeri và đất hiếm(III) sạch từ tổng oxit đất hiếm Sin Quyền được thực hiện trong điều kiện: Nồng độ đất hiếm 0,1 M, nồng độ TPPO - toluen là 0,5 M, nồng độ HNO3 0,5 M, nồng độ muối Al(NO3)3 2 M, tỷ lệ pha nước/pha hữu cơ 1/1, giải chiết với tỷ lệ pha nước/pha hữu cơ 1/1.
Chuẩn bị một dãy phễu chiết chứa cùng thể tích dung dịch đất hiếm, thêm pha hữu cơ vào phễu thứ nhất. Sau lần chiết thứ nhất, chuyển pha hữu cơ vào pha nước ở phễu chiết thứ hai. Quá trình này được lặp lại nhiều lần đến khi nồng độ đất hiếm trong pha hữu cơ đạt bão hòa. Pha hữu cơ được giải chiết bằng dung dịch HNO3 5 M để thu lấy đất hiếm(III) sạch, tiếp tục giải chiết bằng HNO3 11 M để loại bỏ uran, thori và sau cùng giải chiết bằng dung dịch HNO3 5M + H2O2 10% để thu xeri sạch. Kết quả phân tích tổng nồng độ các NTĐH ở pha nước và pha hữu cơ sau các lần chiết được trình bày ở bảng 3.14.
Bảng 3.14. Nồng độ tổng các NTĐH ở pha nước và pha hữu cơ sau các lần chiết
[Ln](nc), M | [Ln](hc), M | Lần chiết | [Ln](nc), M | [Ln](hc), M | |
1 | 0,041 | 0,059 | 4 | 0,076 | 0,166 |
2 | 0,053 | 0,106 | 5 | 0,098 | 0,168 |
3 | 0,064 | 0,142 | 6 | 0,100 | 0,168 |
Kết quả thí nghiệm cho thấy sau 5 lần chiết nồng độ NTĐH trong pha hữu cơ không thay đổi, hệ đạt trạng thái cân bằng.
Tiến hành phân tích hàm lượng các NTĐH trong pha nước và pha hữu cơ sau 5 lần chiết. Kết quả phân tích hàm lượng các NTĐH(III) và xeri trong pha nước và pha hữu cơ được trình bày ở các bảng 3.15.
Bảng 3.15. Thành phần các NTĐH, U, Th trong pha nước và pha hữu cơ sau 5 lần chiết
Hàm lượng ban đầu, % | Hàm lượng trong pha nước, % | Hàm lượng trong pha hữu cơ, % | |
La | 34,10 | 56,50 | 2,14 |
Ce | 48,82 | 16,64 | 93,46 |
Pr | 4,55 | 6,98 | 0,97 |
Nd | 9,83 | 15,96 | 1,47 |
∑nặng | 2,70 | 3,92 | 1,96 |
Th | 0,003 | Vết | 0,0009 |
U | 0,008 | Vết | 0,0027 |
Kết quả phân tích bảng 3.15 cho thấy hàm lượng các NTĐH(III) trong pha nước tăng lên sau các lần chiết còn hàm lượng xeri giảm, trong khi đó hàm lượng các NTĐH(III) trong pha hữu cơ giảm còn hàm lượng xeri tăng. Điều này cho thấy xeri mức ô xi hóa IV bị chiết mạnh lên pha hữu cơ hơn các NTĐH(III) và xảy ra quá trình chiết cạnh tranh, xeri đẩy các NTĐH(III) trong pha hữu cơ xuống pha nước làm giảm hàm lượng các NTĐH(III) và tăng hàm lượng Ce(IV).
Sau 5 lần chiết trong pha hữu cơ chứa chủ yếu xeri, các nguyên tố U, Th và hàm lượng NTĐH(III) khá nhỏ (2,14%) đây là nguồn cung cấp xeri sạch. Trong pha nước chứa chủ yếu các NTĐH(III), không chứa các nguyên tố U, Th và còn lại 16,64% xeri. Đây là nguồn cung cấp NTĐH(III) sạch.
Với mục đích thu hồi xeri sạch, ta tiến hành như sau: Sau khi chiết, tiến hành giải chiết pha hữu cơ bằng dung dịch HNO3 5 M để loại bỏ các NTĐH (III), tăng nồng độ HNO3 lên 11 M để loại bỏ Th, U sau đó giải chiết bằng dung dịch hỗn hợp HNO3 4 M và H2O2 10% để thu xeri sạch 99,9%.
Với mục đích thu hồi NTĐH(III) sạch, ta tiến hành như sau: Pha nước sau 5 lần chiết được chiết tiếp tục để chuyển các NTĐH và Ce lên pha hữu cơ, sau đó dùng dung dịch HNO3 5 M để thu đất hiếm(III) sạch không chứa U, Th có
thành phần La = 68,8%, Pr = 8,5%, Nd = 19,4%, tổng đất hiếm nặng = 3,3% dùng để tổng hợp phức làm phân bón cho một số loại cây trồng.
Axit lactic là một axit hữu cơ có nhiều ứng dụng quan trọng. Axit lactic đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình sinh hóa được sử dụng trong bảoquản và chế biến thực phẩm như làm sữa chua, muối chua, axit hóa rượu vang…Hiện nay, axit lactic được dùng để sản xuất chỉ khâu tự hủy hoặc làm tiền chấtđể tạo ra polyme sinh học (Polilactic axit, PLA) có thể tự phân hủy. Các NTĐHcó khả năng tạo phức mạnh với axit lactic được sử dụng nhiều trong lĩnh vựcphân chia các NTĐH.
Để có cơ sở ứng dụng các phức chất lactat đất hiếm kích thích sinh trưởng cây trồng, chúng tôi đã tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo phức chất lactat đất hiếm bằng các phương pháp vật lý.
3.6. Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo phức chất lactat đất hiếm
3.6.1. Thành phần của phức chất
Sau khi tổng hợp phức chất đất hiếm (Nd, Sm, Gd, Y, Eu, Dy) như trong mục
2.2.5. Phương trình phản ứng tạo phức như sau:
3CH3CH(OH)COOH + Ln(OH)3 [Ln(CH3CH(OH)COO)3] + 3H2O
Phức chất kết tinh được làm khô và tiến hành phân tích nguyên tố của một số phức lactat đất hiếm. Kết quả phân tích được chỉ ra ở bảng 3.16
Bảng 3.16. Kết quả phân tích thành phần (%) của phức lactat đất hiếm
NTĐH, % | C, % | H2O, % | ||||
LT | TN | LT | TN | LT | TN | |
Nd(HLac)3.3H2O | 36,16 | 35,27 | 23,21 | 21,97 | 11,61 | 10,84 |
Sm(HLac)3.3H2O | 36,99 | 35,32 | 22,91 | 21,15 | 11,46 | 10,46 |
Gd(HLac)3.3H2O | 37,90 | 36,48 | 22,58 | 20,99 | 11,29 | 10,42 |
Y(HLac)3.3H2O | 27,54 | 27,01 | 26,35 | 25,92 | 13,17 | 12,10 |
Kết quả bảng phân tích thành phần phức chất ở bảng 3.16 cho thấy hàm lượng các nguyên tố và nước xác định bằng thực nghiệm tương đối phù hợp với lý thuyết.
3.6.2. Nghiên cứu phức chất
3.6. 1 Đ tan và đ dẫn điện của phức chất
Để dự đoán khả năng phân li các phức chất của NTĐH (Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Y) với axit lactic chúng tôi tiến hành đo độ dẫn điện của dung dịch phức chất nồng độ 1 g/L trong dung môi nước và xác định độ tan các phức chất ở 250C. Kết quả được chỉ ra ở bảng 3.17
Bảng 3.17. Độ dẫn điện của phức chất NTĐH với axit lactic
Độ dẫn điện, μS.cm-1 | Độ dẫn điện mol phân tử, S.cm-1.mol-1 | Độ tan (ở 250C), gam/100g nước | |
Nd(HLac)3.3H2O | 213 | 86,7 | Không xác định |
Sm(HLac)3.3H2O | 212 | 86,3 | 1,28 |
Eu(HLac)3.3H2O | 219 | 89,1 | 0,72 |
Gd(HLac)3.3H2O | 218 | 88,7 | 0,43 |
Dy(Hlac)3.3H2O | 225 | 91,6 | 0,19 |
Y(HLac)3.3H2O | 230 | 93,6 | 0,14 |
Kết quả từ bảng 3.17 cho thấy, ở nồng độ rất loãng, phức chất của NTĐH với axit lactic là những phức chất tan trong nước và tạo dung dịch dẫn điện, độ dẫn điện mol phân tử tương tự nhau (khoảng 86 - 93 S.cm-1.mol-1) có thể cho thấy các phức chất này có cùng kiểu phân ly. Sự điện ly này có thể bao gồm nhiều giai đoạn phức tạp nhưng có thể coi như quá trình phân ly nấc đầu tiên của phức là gần như hoàn toàn trong dung dịch loãng, các bước phân ly tiếp theo tương đối yếu chứng tỏ phức chất khá bền. Phương trình phân ly phức chất lactat đất hiếm có thể biểu diễn như sau:
La(HLac)3 Ln(HLac)2+ + Hlac-
Phức của La, Pr, Nd tan khá tốt trong nước, từ Sm đến Y độ tan giảm dần khi giảm bán kính ion Ln3+.
3.6.2.2. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt
Giản đồ phân tích nhiệt của các phức chất được khảo sát trong cùng điều kiện, chất so sánh là Al2O3, tốc độ gia nhiệt 100C/phút trong không khí, khoảng
nhiệt độ từ 300C đến 8000C trên máy phân tích nhiệt Labsys TG/DSC Setaram (Pháp) tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Kết quả phân tích nhiệt phức chất lactat của Nd và Y được chỉ ra ở hình 3.30, 3.31 và bảng 3.18.
Giản đồ phân tích nhiệt của Nd(HLac)3.3H2O trong không khí
. Giản đồ phân tích nhiệt của Y(HLac)3.3H2O trong không khí