Chiết tách một số nguyên tố đất hiếm bằng Triphenylphothin oxit (TPPO) từ môi trường Axit Nitric

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

------------------------------------

VŨ VĂN BỘ

CHIẾT TÁCH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM BẰNG

TRIPHENYLPHOTPHIN OXIT (TPPO) TỪ MÔI

TRƯỜNG AXIT NITRIC

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

THÁI NGUYÊN - 2012

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1

NỘI DUNG..................................................................................................... 5

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................... 5

1.1. Các đặc điểm và tính chất của nguyên tố đất hiếm ........................ 5

1.1.1. Vị trí, cấu tạo của nguyên tố đất hiếm ...................................... 5

1.1.2. Số ôxi hóa của nguyên tố đất hiếm ............................................ 5

1.1.3. Một số hợp chất của nguyên tố đất hiếm .................................. 6

1.1.4. Khả năng tạo phức của các nguyên tố đất hiếm ...................... 7

1.2. Các phƣơng pháp tách, phân chia các nguyên tố đất hiếm ........... 7

1.2.1. Tách, phân chia các NTĐH........................................................ 8

1.2.2. Tách, phân chia các NTĐH bằng phƣơng pháp chiết lỏng-lỏng.. 9

1.2.2.1. Cơ sở lí thuyết....................................................................... 9

1.2.2.2. Tác nhân chiết ....................................................................10

1.2.2.3. Công nghệ chiết lỏng-lỏng .................................................14

CHƢƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM...........................................17

2.1. Các loại hóa chất chính....................................................................17

2.1.1. Tác nhân chiết và dung môi pha loãng ...................................17

2.1.2. Dung dịch muối đất hiếm .........................................................17

2.1.3. Dung dịch đệm axêtat ...............................................................18

2.1.4. Dung dịch chuẩn DTPA............................................................18

2.1.5. Các loại hóa chất khác ..............................................................18

2.2. Các phƣơng pháp nghiên cứu.........................................................19

2.3. Các phƣơng pháp phân tích............................................................19

2.3.1. Xác định nồng độ axit...............................................................19

2.3.2. Xác định hàm lƣợng tổng các NTĐH bằng phƣơng pháp chuẩn

độ complexon. ......................................................................................19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2

2.3.3. Xác định hàm lƣợng từng NTĐH trong tổng đất hiếm bằng

phƣơng pháp sắc ký trao đổi ion kết hợp với chuẩn độ vi lƣợng. ..20

2.3.4. Phân tích định lƣợng các nguyên tố bằng ICP.......................21

2.4. Xác định các thông số của quá trình chiết đất hiếm.....................21

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................23

3.1. Chiết Neođim và Ytri bằng Triphenylphotphin oxit( TPPO ) từ

môi trƣờng axit nitric..............................................................................23

3.1.1. Ảnh hƣởng của dung môi pha loãng đến hệ số phân bố D của

Nd trong hệ Nd3+

-TPPO-dung môi-HNO3. .......................................24

3.1.2. Ảnh hƣởng của nồng độ axit nitric đến hệ số phân bố của Nd, Y.26

3.1.3. Ảnh hƣởng của nồng độ tác nhân chiết đến hệ số phân bố và

hệ số phân chia của Nd, Y trong hệ RE3+

-TPPO– Toluen- HNO3..28

3.1.4 Thành phần của phức chất Y3+ đƣợc chiết trong hệ TPPO từ

môi trƣờng axit nitric..........................................................................29

3.1.5. Ảnh hƣởng của muối đẩy đến hệ số phân bố của Nd và Y ...30

3.1.6. Đƣờng đẳng nhiệt chiết của Nd và Y trong hệ TPPO từ môi

trƣờng axit nitric có và không có muối đẩy......................................33

3.2. Khả năng chiết, tách Ce từ đất hiếm nhẹ (La, Ce, Nd) ................35

KẾT LUẬ N..................................................................................................39

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................40

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

3

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

CH

+

: Nồng độ ban đầu của ion H+

CHNO3 : Nồng độ ban đầu của axit nitric

CRE3+

: Nồng độ ban đầu của ion đất hiếm

D : Hệ số phân bố

DTPA : Axit dietylentriaminpentaaxetic

[H+

]n : Nồng độ cân bằng của ion H+

trong pha nước

[H+

]hc : Nồng độ cân bằng của ion H+

trong pha hữu cơ

HDEHP : Axit di (2-etylhexyl) photphoric

[RE3+]n : Nồng độ cân bằng của ion đất hiếm trong pha nước

[RE3+]hc : Nồng độ cân bằng của ion đất hiếm trong pha hữu cơ

RE3+

: ion kim loại đất hiếm

NTĐH : Nguyên tố đất hiếm

PC88A : Axit 2-etylhexyl 2-etylhexyl photphonic

TPPO : Triphenylphotphin oxit

RE : Nguyên tố đất hiếm

TiAp : Triizoamylphotphat

TBP : Tributylphotphat

-HIB : Axit hydroxyizobutyric

 : Hệ số phân chia, hệ số tách

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

4

DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN VĂN

Số

TT Hình Tên hình Trang

1 1

Ảnh hưởng của nồng độ axit nitric đến hệ số phân

bố của Nd, Y trong hệ RE3+

-TPPO 0.1M – Dung

môi - HNO3

25

2 2

Sự phụ thuộc lgD vào lg[TPPO] 30

3 3

Sự phụ thuộ c hệ số phân bố D của Y vào bản chất

muối đẩ y trong hệ TPPO-Toluen

31

4 4

Sự phụ thuộ c hệ số phân bố D của Nd vào bản chất

muối đẩ y trong hệ TPPO-Toluen

32

5 5 Đường đẳng nhiệt chiết Nd , Y trong hệ TPPO -

0,5M/Toluen/ HNO3 trường hợ p không có muối đẩ y

33

6 6 Đường đẳng nhiệt chiết Nd , Y trong hệ TPPO -

0,5M-Toluen- HNO3 trường hợ p có muối

34