Báo cáo " HIỆU ỨNG TĂNG CƯỜNG CHIẾT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NHẸ (LA, PR, ND, SM, EU) BẰNG HỖN HỢP TRIBUTYLPHOTPHAT VÀ AXIT 2-ETYLHEXYL 2-ETYLHEXYL PHOTPHONIC TỪ DUNG DỊCH AXIT NITRIC "

Chia sẻ: Phạm Huy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chiết các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) bằng các tác nhân tributylphotphat (TBP), triizoamylphotphat (TiAP), axit di-2-etylhexyl photphoric (HDEHP) từ các môi tr6ờng nitric, tricloaxetic đ8 đ6ợc nghiên cứu trong các công trình [1 - 4]. Gần đây cơ chế chiết của Ce(IV) với axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic (PC88A) trong môi tr6ờng axit sunfuric cũng đ8 đ6ợc mô t. [5]. Trong bNi báo nNy, chúng tôi thông báo một số kết qu. chiết các NTĐH nhóm nhẹ (La, Pr, Nd, Sm, Eu) bằng hỗn hợp tributylphotphat (TBP) vN axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic (PC88A) từ dung dịch axit nitric. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo " HIỆU ỨNG TĂNG CƯỜNG CHIẾT CỦA CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM NHẸ (LA, PR, ND, SM, EU) BẰNG HỖN HỢP TRIBUTYLPHOTPHAT VÀ AXIT 2-ETYLHEXYL 2-ETYLHEXYL PHOTPHONIC TỪ DUNG DỊCH AXIT NITRIC "

T¹p chÝ Hãa häc, T. 42 (1), Tr. 61 - 66, 2004 HIÖU øNG T¡NG C¦êNG CHIÕT CñA C¸C NGUY£N Tè §ÊT HIÕM nhÑ (La, Pr, Nd, Sm, Eu) B»NG HçN HîP TRIBUTYLPHOTPHAT Vµ AXIT 2-ETYLHEXYL 2-ETYLHEXYL PHOTPHONIC Tõ DUNG DÞCH AXIT NITRIC §Õn Tßa so¹n 19-5-2003 L¦U MINH §¹I1, §ÆNG Vò MINH1, Vâ QUANG MAI2 1 ViÖn Khoa häc v% C«ng nghÖ ViÖt Nam 2 Tr,êng §¹i häc S, ph¹m HuÕ SUMMARY The extraction of rare earth elements (La, Pr, Nd, Sm, Eu) by mixture of n- tributylphosphate and 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid from nitric acid solutions has been developed. The influence of various factors such as the nitric acid concentrations, the n-tributylphosphate / 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid ratio,... on the Sk has been reported. The synergistic effects of rare earths has been investigated at the nitric acid concentration 0.2M; the formulation of complexes of rare earths with n-tributylphosphate and 2-ethylhexyl 2-ethylhexyl phosphonic acid has also been presented by using the IR, UV and raman analysis methods. I - Më §Çu II - PHÇN THùC NGHIÖM ChiÕt c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm (NT§H) b»ng 1. Hãa chÊt c¸c t¸c nh©n tributylphotphat (TBP), triizoamyl- - C¸c dung dÞch muèi nitrat ®Êt hiÕm ®6îc photphat (TiAP), axit di-2-etylhexyl photpho- ®iÒu chÕ b»ng c¸ch hßa tan c¸c oxit ®Êt hiÕm ric (HDEHP) tõ c¸c m«i tr6êng nitric, triclo- t6¬ng øng cã ®é s¹ch 99,9% trong HNO3 (PA). axetic ®8 ®6îc nghiªn cøu trong c¸c c«ng tr×nh [1 - 4]. GÇn ®©y c¬ chÕ chiÕt cña Ce(IV) víi axit - T¸c nh©n chiÕt lN TBP, s¶n phÈm cña h8ng 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic (PC88A) BDH Chemicals Ltd Poole (Anh) cã ®é s¹ch 98% trong m«i tr6êng axit sunfuric còng ®8 ®6îc vN PC88A (PA) lN s¶n phÈm cña h8ng Daihachi m« t¶ [5]. chemical Industry Co.Ltd (NhËt) vN ®6îc dïng trùc tiÕp kh«ng qua xö lý lNm s¹ch thªm. Trong bNi b¸o nNy, chóng t«i th«ng b¸o mét sè kÕt qu¶ chiÕt c¸c NT§H nhãm nhÑ (La, - Dung m«i pha lo8ng lN ph©n ®o¹n dÇu háa Pr, Nd, Sm, Eu) b»ng hçn hîp tributylphotphat ®6îc ch6ng cÊt ë 170 - 210oC. (TBP) vN axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photpho- - C¸c lo¹i hãa chÊt kh¸c nh6: HNO3, NaOH, nic (PC88A) tõ dung dÞch axit nitric. DTPA, Arsenazo(III) ®Òu cã ®é s¹ch PA. 61
2. Ph ¬ng ph¸p chiÕt B¶ng 1: ¶nh h6ëng cña nång ®é axit nitric c©n Ph6¬ng ph¸p chiÕt c¸c NT§H b»ng c¸c t¸c b»ng ®Õn hÖ sè c6êng chiÕt Sk nh©n chiÕt TBP, PC88A hoÆc hçn hîp TBP vN PC88A ®6îc tiÕn hNnh trªn phÔu chiÕt cã dung [HNO3] Nd tÝch 20 ml. Tû lÖ thÓ tÝch cña pha n6íc vN pha c©n HÖ sè ph©n bè h÷u c¬ lN 1 : 1. Thêi gian chiÕt vN ph©n pha lN 5 b»ng D Sk phót. Sau khi t¸ch riªng hai pha, nång ®é NT§H trong pha n6íc vN pha h÷u c¬ ®6îc x¸c D (TBP) 0,005 ®Þnh b»ng ph6¬ng ph¸p chuÈn ®é víi dung dÞch 0,2 M D (PC88A) 0,170 0,30 chuÈn DTPA (10-2 M) trong sù cã mÆt cña thuèc thö Arsenazo(III). D (TBP + PC88A) 0,350 D (TBP) 0,019 III - KÕT QU¶ V! TH¶O LUËN 0,4 M D (PC88A) 0,090 0,37 1. ¶nh h ëng cña nång ®é axit nitric c©n D (TBP + PC88A) 0,256 b»ng ®Õn hiÖu øng t¨ng c êng chiÕt cña D (TBP) 0,029 hÖ TBP + PC88A 0,7 M D (PC88A) 0,022 0,47 ThÝ nghiÖm ®6îc tiÕn hNnh víi nång ®é D (TBP + PC88A) 0,150 ban ®Çu cña Nd3+ 0,1M, t¸c nh©n chiÕt 40% TBP + 40% PC88A - dÇu háa. Nång ®é axit D (TBP) 0,031 nitric c©n b»ng ®6îc thay ®æi: 0,2M; 0,4M; 1M D (PC88A) 0,001 0,49 0,7M; 1M. KÕt qu¶ nghiªn cøu ¶nh h6ëng cña nång ®é axit nitric c©n b»ng ®Õn hÖ sè c6êng D (TBP + PC88A) 0,099 chiÕt Sk ®6îc tr×nh bNy ë b¶ng 1. 2. HiÖu øng t¨ng c êng chiÕt Sk cña NT§H Tõ b¶ng 1, cã thÓ nhËn thÊy trong ph¹m vi nhÑ b»ng hçn hîp TBP v2 PC88A nång ®é ®6îc kh¶o s¸t cña axit nitric, hÖ sè t¨ng c6êng chiÕt cña NT§H t¨ng khi t¨ng nång ®é axit ThÝ nghiÖm ®6îc tiÕn hNnh víi nång ®« ban c©n b»ng. §Ó thuËn tiÖn chóng t«i chän nång ®é ®Çu cña c¸c dung dÞch Ln(NO3)3 lN 0,1M, nång [H+]cb = 0,2M cho nh÷ng thÝ nghiÖm sau. ®é dung dÞch HNO3 c©n b»ng 0,2M. B¶ng 2: HiÖu øng t¨ng c6êng chiÕt Sk cña NT§H nhÑ b»ng hçn hîp TBP vN PC88A NT§H La Pr Nd Sm Eu D hoÆc Sk D (TBP) 0,015 0,007 0,005 0,030 0,008 D (PC88A) 0,014 0,100 0,170 0,310 0,573 D (TBP+PC88A) 0,111 0,250 0,350 0,527 0,766 Sk 0,58 0,37 0,30 0,19 0,12 T¸c nh©n chiÕt lN hçn hîp 40% TBP + 40% chiÕt theo c¬ chÕ trao ®æi ion nªn c¸c NT§H ë PC88A - dÇu háa. KÕt qu¶ thùc nghiÖm ®6îc cuèi d8y cã b¸n kÝnh ion nhá h¬n sÏ t¹o phøc tr×nh bNy trªn b¶ng 2. B¶ng 2 cho thÊy hiÖu øng bÒn h¬n cã hÖ sè ph©n bè D lín h¬n; trong khi t¨ng c6êng chiÕt gi¶m dÇn tõ La ®Õn Eu. §èi ®ã ®èi víi hÖ ®¬n t¸c nh©n chiÕt TBP t¹o solvat víi hÖ ®¬n t¸c nh©n chiÕt PC88A, qu¸ tr×nh cã gi¸ trÞ hÖ sè ph©n bè D nãi chung kÐm h¬n. 62
3. ¶nh h ëng cña tû lÖ TBP/PC88A ®Õn hÖ sè t¨ng c êng chiÕt Sk cña c¸c NT§H nhÑ §iÒu kiÖn thÝ nghiÖm nh6 sau: nång ®é k 0,6 HÖ sè c6êngHÖ sè c6êng chiÕt S ban ®Çu cña c¸c dung dÞch Ln(NO3)3 lN 0.6 0,1M, nång ®é dung dÞch HNO3 c©n b»ng 0,5 0,2 M. T¸c nh©n chiÕt TBP + PC88A ®6îc 0.5 chiÕt Sk pha lo8ng trong 20% dÇu ho¶ víi tû lÖ 0,4 0.4 TBP/PC88A thay ®æi: 1/9; 1/3; 2/3; 1/1; La3+ 3/2; 3/1; 9/1 (theo thÓ tÝch). KÕt qu¶ thùc 0,3 0.3 nghiÖm ®6îc tr×nh bNy trªn h×nh 1. Tõ d¹ng c¸c ®6êng cong trªn h×nh 1, 0,2 0.2 Pr3+ cã thÓ nhËn thÊy tû lÖ TBP/PC88A ¶nh 0,1 Nd3+ h6ëng ®Õn hiÖu øng t¨ng c6êng chiÕt kh¸ 0.1 m¹nh. HiÖu øng c6êng chiÕt cùc ®¹i khi tû 0 | | | | | | | Sm3+ 0.0 lÖ TBP/PC88A ®¹t 1 : 1. C¸c NT§H nhÑ cuèi 1:9 1:3 2:3 1:1 3:2 3:1 9:1 Eu3+ d8y cã hiÖu øng t¨ng c6êng chiÕt nhá h¬n -0,1 -0.1 Tû lÖ TBP/PC88A TØ lÖ TBP/PC88A c¸c NT§H nhÑ ®Çu d8y khi cã cïng tû lÖ TBP/PC88A. H×nh 1: ¶nh h6ëng cña tû lÖ TBP/PC88A ®Õn Sk -0.2 4. § êng ®¼ng nhiÖt chiÕt cña Nd trong hÖ t«i ®8 x©y dùng ®6êng ®¼ng nhiÖt chiÕt cña Nd TBP + PC88A tõ m«i tr êng axit nitric cho hÖ 80% TBP+PC88A - dÇu háa. ThÝ nghiÖm ®6îc tiÕn hNnh ë tû lÖ cña TBP/PC88A lN 1 : 1. KÕt §6êng ®¼ng nhiÖt chiÕt lN ®¹i l6îng ®¸nh qu¶ ®6îc tr×nh bNy trªn h×nh 2. Tõ h×nh 2, cã thÓ gi¸ dung l6îng cña hÖ chiÕt, qua ®ã cã thÓ nhËn thÊy dung l6îng chiÕt cña Nd lín nhÊt khi x¸c ®Þnh hiÖu suÊt cña qu¸ tr×nh chiÕt. Chóng t¸c nh©n chiÕt lN hçn hîp cña TBP vN PC88A. [Ln3+]hc.10-2, M, M 60 60 [Ln3+] .10-2 Nd (40%TBP+40%PC88A) hc 50 50 40 40 Nd (40%TBP) 30 30 20 20 Nd(40%PC88A) 10 10 0 0 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 H×nh 2: §6êng ®¼ng nhiÖt chiÕt cña Nd [Ln3+] .10, .10. [Ln3+] M n n M hÖ Ln3+/(40%TBP+40%PC88A)-dÇu ho¶-HNO 3 H×nh 2: §6êng ®¼ng nhiÖt chiÕt cña Nd hÖ Ln3+ / (40%TBP + 40%PC88A) - dÇu háa - HNO3 5. X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng t¹o phøc cña NT§H víi c¸c t¸c nh©n chiÕt TBP, PC88A, hçn hîp TBP + PC88A b»ng phæ hång ngo¹i, tö ngo¹i v2 raman TBP vN PC88A cã c«ng thøc cÊu t¹o nh6 sau: 63
CH3(CH2)2CH2O OCH2(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CHCH2O OH C2H5 P P CH3(CH2)2CH2O O CH3(CH2)3CHCH2O O C2H5 TBP: tributylphotphat PC88A: axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic Trªn phæ hång ngo¹i cña PC88A, ë vïng tÇn D¶i hÊp thô cña nhãm P=O ë 1196 cm-1 trong sè cao, xuÊt hiÖn c¸c d¶i hÊp thô vïng 2900 cm-1, phæ hång ngo¹i cña PC88A bÞ gi¶m vÒ phÝa tÇn sè c¸c d¶i hÊp thô nNy thuéc dao ®éng hãa trÞ cña thÊp trong qu¸ tr×nh t¹o phøc do oxi cña nhãm c¸c nhãm CH3, CH2. P=O t6¬ng t¸c víi Nd. ChÝnh sù t¹o phøc nNy ®8 D¶i hÊp thô ë 1657 cm-1 øng víi dao ®éng lNm gi¶m mËt ®é electron ë nguyªn tö photpho nªn biÕn d¹ng cña nhãm OH. D¶i hÊp thô ë 1196 cm-1 ®8 lNm yÕu ®i liªn kÕt P=O, dÉn ®Õn lNm gi¶m tÇn cña c¸c nhãm P=O. C¸c d¶i hÊp thô ë 1034 vN sè dao ®éng hãa trÞ cña liªn kÕt. 984 cm-1 cña nhãm P-O-C vN P-O-H. D¶i hÊp thô cña liªn kÕt O-Nd ë vïng tÇn sè Trªn phæ hång ngo¹i cña Nd víi PC88A, thÊp kh«ng thÊy trªn phæ hång ngo¹i cña Nd vN c6êng ®é vN tÇn sè cña d¶i hÊp thô øng víi PC88A nh6ng trªn phæ raman ®8 thÊy xuÊt hiÖn dao ®éng biÕn d¹ng cña nhãm OH ë vïng tÇn v¹ch phæ ë 491,1 cm-1. sè 1657 cm-1 thay ®æi ®¸ng kÓ (1667 cm-1). KÕt qu¶ phæ hång ngo¹i vN raman ®8 chøng §iÒu ®ã chøng tá proton cña nhãm OH bÞ tá cã sù t¹o phøc x¶y ra theo c¬ chÕ trao ®æi t¸ch ra vN nguyªn tö oxi sÏ liªn kÕt víi Nd t¹o cation gi÷a Nd vN PC88A. Trªn phæ hång ngo¹i nªn phøc theo c¬ chÕ trao ®æi cation gi÷a Nd cña Nd víi TBP vN PC88A ta còng thÊy cã sù vN PC88A. t¹o phøc t6¬ng tù. Sè sãng (cm-1) Sè sãng (cm-1) (cña PC88A) Phæ hång ngo¹i cña PC88A Phæ hång ngo¹i (cña Nd3+ (Nd3+ + PC88A) Phæ hång ngo¹i cña+ PC88A) 64
50000 50000 40000 40000 C6êng ®é Intensity (a.u.) 30000 30000 Dung m«i pha lo8ng PC88A 20000 20000 Nd 3+ +PC88A 491.1 10000 10000 0 0 200 400 600 800 1000 1200 200 400 600 800 1000 1200 Wavenumber (cm -1 )-1 Phæ RAMAN Sè sãng (cm ) Phæ raman Trªn phæ tö ngo¹i cña Nd3+ víi TBP ®8 chøng PC88A xuÊt hiÖn cùc ®¹i hÊp thô 263 nm nh6ng tá cã sù t¹o phøc v× ®èi víi ligan TBP xuÊt hiÖn khi t¹o phøc cùc ®¹i nNy dÞch chuyÓn lªn cùc ®¹i hÊp thô 272 nm nh6ng khi t¹o phøc cùc 299 nm vN 353,2 nm. §iÒu nNy ®6îc gi¶i thÝch ®¹i nNy dÞch chuyÓn lªn 299,5 nm. lN khi Nd3+ ®Ýnh vNo oxi cña nhãm OH lNm Trªn phæ tö ngo¹i cña Nd3+ víi PC88A ph©n cùc liªn kÕt cña P=O nªn xuÊt hiÖn 2 còng chøng tá cã sù t¹o phøc v× ®èi víi ligan cùc ®¹i trªn. Ab4.5 Ab45 s 4.5 s 4.0 40 0,4 0.4 Abs 4.0 0.4 35 Abs 3.5 3.5 30 3.0 0,3 0.3 0.3 3.0 25 2.5 2.5 299.0 299.0 Abs 20 2.0 Nd3++PC88A Nd3++PC88A 0,2 0.2 Abs 2.0 0.2 Nd3++TBP Nd3++TBP 15 1.5 1.5 PC88A 272.0 272.0 10 1.0 263.0 PC88A 0,1 0.1 TBP 263.0 0.1 299.5 TBP 1.0 299.5 353.2 5 0.5 353.2 0.5 0 0.0 200 250 300 350 400 450 500 0,0 0.0 250 300 350 400 450 500 0.0 200 250 300 350 nm 400 450 500 0.0 250 250 300 300 350 nm 350 400 400 450 450 500 500 200 250 300 350 400 450 500 nm nm nm nm Phæ tö ngo¹i (Nd3++PC88A) Phæ tö ngo¹i (Nd3++TBP) Phæ tö ngo¹i (Nd3+ TBP) Phæ tö ngo¹i cña (Nd3+ + PC88A) Phæ tö ngo¹i cña (Nd3+ + TBP) 65
IV - KÕT LUËN NT§H víi c¸c t¸c nh©n chiÕt TBP, PC88A, hçn hîp TBP + PC88A b»ng phæ hång ngo¹i, tö LÇn ®Çu tiªn ®8 nghiªn cøu kh¶ n¨ng chiÕt ngo¹i vN raman. c¸c NT§H nhÑ La, Pr, Nd, Sm, Eu b»ng hçn hîp tributylphotphat vN axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl C«ng tr×nh n%y ®,îc ho%n th%nh víi sù hç photphonic tõ dung dÞch axit nitric. trî cña Ch,¬ng tr×nh nghiªn cøu c¬ b¶n trong 1. §8 kh¶o s¸t ¶nh h6ëng cña nång ®é axit lÜnh vùc khoa häc tù nhiªn. nitric c©n b»ng (tõ 0,2 M ®Õn 1 M) ®Õn hiÖu øng c6êng chiÕt Sk cña hÖ (40%TBP + 40%PC88A) - T!I LIÖU THAM KH¶O dÇu háa trong m«i tr6êng HNO3. KÕt qu¶ cho thÊy hÖ sè Sk xuÊt hiÖn ë tÊt c¶ NT§H nhÑ vN khi 1. L6u Minh §¹i, §Æng Vò Minh, Ph¹m V¨n t¨ng [H+] th× Sk t¨ng theo. Hai. T¹p chÝ Hãa häc, T. 36, sè 4, Tr. 62 - 66 (1998). 2. §8 tiÕn hNnh kh¶o s¸t hÖ sè t¨ng c6êng chiÕt Sk cña La, Pr, Nd, Sm, Eu cña hÖ 2. L6u Minh §¹i, §Æng Vò Minh, Vâ V¨n T©n. (40%TBP + 40%PC88A) - dÇu háa. T¹p chÝ Hãa häc, T. 37, sè 4, Tr. 60 - 63 3. §8 kh¶o s¸t ¶nh h6ëng cña tû lÖ TBP / (1999). PC88A ®Õn hÖ sè c6êng chiÕt Sk cña c¸c NT§H 3. Vâ V¨n T©n. Nghiªn cøu t¸ch ph©n chia ®Êt nhÑ. KÕt qu¶ thùc nghiÖm cho thÊy ë tû lÖ TBP / hiÕm M6êng Hum b»ng ph6¬ng ph¸p chiÕt PC88A 1 : 1 hÖ sè c6êng chiÕt Sk cùc ®¹i. víi tributylphotphat, axit di-(2-etylhexyl) 4. §8 thiÕt lËp ®6êng ®¼ng nhiÖt cña Nd víi photphoric, LuËn ¸n TiÕn sÜ Hãa häc (2001). TBP, PC88A vN hçn hîp (TBP + PC88A) tõ m«i 4. John S. Preston & Anna C. du Preez. J. Chem. tr6êng axit nitric. KÕt qu¶ cho thÊy dung l6îng Tech. Biotechnol.,Vol. 61, P. 159 - 165 (1994). chiÕt lín nhÊt khi dïng hçn hîp t¸c nh©n chiÕt 5. Lª B¸ ThuËn, HoNng NhuËn, L6u Xu©n TBP vN PC88A. §Þnh, Vò §¨ng §é. T¹p chÝ Hãa häc, T. 40, 5. §8 x¸c ®Þnh ®6îc kh¶ n¨ng t¹o phøc cña sè §B, Tr. 116 - 122 (2002). 66