Một số kết quả về hiệu ứng cường chiết đối với họ lantanit và actinit

12:00' AM - Thứ bảy, 12/04/2003

Nguyễn Xuân Lãng

I. MỞ ĐẦU

Theo đánh giá sơ bộ nước ta có khả năng giàu nguồn nguyên liệu đất hiếm. Nhưng giữa nguyên liệu và tách được riêng biệt các nguyên tố đất hiếm để có giá trị lớn trên thị trường thế giới còn là một vấn đề rất khó khăn. Ở nước ta, trong những năm gần đây nhà nước cũng như một số cơ sờ nghiên cứu đã quan tâm nhiều đến vấn đề này. Chúng tôi giới thiệu sau đây một số kết quả chiết tách đối với họ lantanit và actinit đã được chúng tôi thực hiện ở một số phòng thí nghiệm nước ngoài để tham khảo.

II. TỔNG QUAN

Cho đến nay, đa số các thuốc thử dùng để chiết họ lantanit và actinit là các chất hữu cơ photpho có nhóm photphoryl. So với nhóm cacbonyl, oxy trong nhóm photphoryl phân cực hơn nên chiết ổn định hơn. Trong số đó người ta sử dụng nhiều đến tributylphotphat (TBP), bis (2-etylhexyl) photphoric axit (HDEHP), triotylphophinoxit (TOPO). Sử dụng các thuốc .thử này các tác giả đã thu được hệ số tách từ 1,3 đến 3. Trong một số năm gần đây, một số tác giả đã sử dụng Imidodiphotphoric axit tetraphenylest (IDTHPh) làm chất tạo phức để chiết nhiều nguyên tố, trong đó đã thành công đối với họ lantanit. Phương trình chiết được biểu diễn tổng quan như sau:

M3+ + 1,5 [(HA)2] Û [MA3] + 3H+

Hệ số tách giữa hai nguyên tố liên tiếp nhau trong hệ thua HDEHP, nhưng hệ số phân bố lớn hơn nhiều.

Chúng tôi cũng sử dụng thuốc thử này, nhưng trong quá trình chiết tách đưa thêm TBP và TOPO, hy vọng nhận được hiệu ứng cường chiết. Có thể định nghĩa hiệu ứng cường chiết một cách đơn giản như sau: một hỗn hợp được gọi là có hiệu ứng cường chiết khi hệ số phân bố của hỗn hợp thuốc thử đem chiết lớn hơn hệ số phân bố của từng thuốc thử đem cộng lại.

III. THỰC NGHIỆM

III .1 Thiết bị và thuốc thử

Máy quang phổ để kiểm tra độ tinh khiết của các nguyên tố

- Máy cộng hưởng từ hạt nhân

- Máy quang phổ hồng ngoại

- Máy đo phóng xạ bg

- Máy lắc

- Nhựa trao đổi anion Aminex A5 và dung dịch amoni a -hidroxiisobutyrat để tách các nguyên tố

- Các nguyên tố phóng xạ 172Lu, 170Tm, 160Tb, 154En, 153Sm, 147Nd, 140Ln, 252Cf, 242Cm, 244Cm và 241Am, được điều chế ở Dubna (Liên xô cũ) và ZPK Rossendolf (CHDC Đức)

- Imidodiphotphoric axit tetraphenylest (IDTHPh hay HA) được tổng hợp từ axit photphorơ, triphenyllestephotphorơ axit, amoniac, tetrcloruacacbon, photphopentaclorua, natrbenzoat

- Tributylphotphat

- Trioctylphotphinoxit

III 2. Kết quả thực nghiệm

III 2. 1 . Sự phụ thuộc của hệ số phân bố vào

a. Nồng độ TBP khi chiết các nguyên tố họ lantannit bằng IDTPh 0,005M trong benzen trong dung dịch HCl 0,1M hoặc HClO4 0,1M hoặc HNO3 0,1 M được biểu diễn ở hình 1.

b. Nồng độ TOPO khi chiết các nguyên tố họ lantanit bằng IDTPh 0.005M trong benzen trong dung dịch HCL 0,01M được biểu diễn ở hình 2.

c. Nồng độ TOPO khi chiết các nguyên tố họ lantanit và actinit bằng IDTPh 0,005M trong benzen trong dung dịch HClO4 0,1 M hoặc HNO3 0,1 M được biếu diễn ở hình 3 và hình 4.

III 2.2. Bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân cung như quang phô hồng ngoại chúng tôi nhận thấy rằng: khi trộn lẫn IDTPh vào TOPO hay TBP, ở nồng độ IDTPh đủ lớn, các pic phổ của IDTPh cũng như TOPO và TBP có sự chuyển dịch. Điều đó có nghĩa là TOPO hay TBP đã liên kết với IDTPh. Qua tính toán chúng tôi đã tính được hằng số bền của hợp chất và khẳng định được thành phần của hợp chất tạo thành là HA.TOPO và HA.TBP.

IV ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ (Xem các hình 1, 2, 3, 4, 5)

1. Qua các đường cong thu được cho thấy: có hiệu ứng cường chiết khi ta thêm TOPO và TBP, và tại các cực đại hệ số phân bố lớn hơn nhiều so với khi ta chiết chỉ riêng với IDTPh và tất nhiên lại càng lớn hơn nhiều khi ta chiết chỉ riêng với TOPO hay TBP.

2. Để tiện đánh giá kết quả, chúng tôi tổng hợp sự phụ thuộc của hệ số phân bố vào nồng độ TOPO khi chiết lan tan bằng IDTPh 0,005M trong benzen trong dung dịch HCL, HNO3' HClO4 0,1M vào một đồ thị và chia đồ thị ra làm 3 vùng I,II, III (hình 5).

3. Ở vùng I (có hiện tượng cường chiết) ta thấy: trong sự phụ thuộc của hệ số phân bố vào nồng độ TOPO ta nhận thấy hệ số góc của đường cong là 1 . Ngoài ra khi khảo sát thêm sự phụ thuộc của hệ số phân bố vào nồng độ IDTPh ta nhận được

hệ số góc từ 1 ,5-2, cũng như nồng độ axit ta nhận được hệ số góc là -3.

Điều đó cho phép ta khẳng định được phương trình chiết là:

M3+ + 1 ,5 [(HA)2] + [L]Û [MA3L] + H+

4. Ở vùng II (có hiệu ứng giảm chiết)

Lúc này nồng độ TBP hoặc TOPO đủ lớn để có phản ứng:

(HA)2 + 2TBP Û 2HA.TBP

hoặc

(HA)2 + 2TOPO Û 2HA.TOPOTrong sự phụ thuộc của hệ số phân bố và nồng độ TOPO ta nhận được hệ số góc bằng -1 đến -2, vào nồng độ IDTPh ta nhận được hệ số góc bằng 3 và vào nồng độ axit ta nhận được hệ số góc bằng -3.

Từ đây ta có phương trình chiết:

M3+ + [3HAL]+ Û [MA3Lm] + (3-m)[L] + 3H+

m= 1 đến 2

5. Ở vùng III có hiệu ứng cường chiết), ở khoảng nồng độ này của TOPO, bắt đầucó sự tham gia phản ứng của anion NO3 và ClO4 Trong sự phụ thuộc của hệ số phân bố vào nồng độ TOPO ta nhận được hệ số góc từ đến 3, vào nồng độ IDTPh ta nhận được hệ số góc từ 2 đến 1, vào nồng độ axit ta nhận được hệ số góc từ -2,5 đến - 1 , vào nồng độ nitrat hay peclorat ta nhận được hệ số góc từ 1đến 2,5. Từ đó ta có phương trình chiết:

M3+ + y[HA.L] + (3-y)X+Z[L] Û [MAyX3-yLz+y] + yH+.

6. Từ các phương trình trên và các dữ kiện thực nghiệm chúng tôi đã tính được hằng số bền của các phức

V. KẾT LUẬN

1 Đã có một số kết quả về hiệu ứng cường chiết đối với họ lantanit và actinit bằng một hệ thuốc thử mới, làm cho quá trình chiết tách của nguyên tố này được tốt hơn.

2. Xác định được các phương trình chiết và qua đó tính được hằng số bền của phức.

3. Điều quan trọng là khi thêm TOPO hay TBP, hệ số tách của hai nguyên tố liên tiếp nhau không tăng lên, tuy nhiên hệ số phân bố tăng lên rất nhiều. Điều đó cho ta khả năng sử dụng phương pháp để làm giàu họ lantanit trong các quặng nghèo, cũng như ứng dụng trong việc tách để xác định riêng biệt từng nguyên tố đất hiếm.

Đã tìm thấy hiệu ứng cường chiết của hệ Imidodiphotphoric axit, tetraphenylest và Tributyl photphat (hay Trioctylphotphinoxít) với họ lantanit và actinit. Qua đó xác định được phương trình chiết, hằng số bền của phức cũng như khả năng làm giàu họ lantanit và actinit.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] S Kulpe. Z. Chem. 21, 333 (1981)

[2] . S . Kulpe . Acta crystallogr. B 28 , 28 1 3 (1982)

[3] . E .Herrmann. anorg.allg Chem 496 , 1 34 (1983)

[4] .W. B.. Jensen. J. Chem . Educ. 59( 8), 635 (1982)

[5] . G . M . Voldmann. Grundlagen von Extraction und lonenmaustauschprozessen der Hydrometallurgie. Verslag Metallurgija , Moskau 1982

[6] . H . Richter. Z. anorg.allg, Chem. 496, 109 (1983)

[7] .J . N . Mthur und P. K . Khopkar. Talanta 29, 633 (1982)

[8] . G . R . Choppin. Sep. sci. Technol . 16 ( 9), 1113 ( 1981)

[9] . j . Hals. Chem. Listy 73 ( 3 ), 225 (1979 )

[10] .I Fidelis. J . Inorg. Nucl . Chem . 33 , 3191 (1971)

[11]. D . F . Peppard. J. Inorg . Nucl , Chem , 32 , 339 (1970)

[12] I. Fidelis. J. Inorg . Nucl . Chem , 32 , 997 (1970 )

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,