Способ извлечения катионов еu3+ из водно-солевых растворов


 


Владельцы патента RU 2548353:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Изобретение относится к способу извлечения катионов европия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью жидкостной экстракции. Способ извлечения катионов европия (III) включает жидкостную экстракцию из водно-солевых растворов с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта. Перед экстракцией в водно-солевой раствор добавляют ПАВ анионного типа, в качестве которого используют додецилсульфат натрия, с образованием сольвата додецилсульфата европия для транспортирования его через водную в органическую фазу. При этом додецилсульфат натрия добавляют в раствор в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Eu+3+3C12H25OSO3Na=Eu[C12H25OSO3]3+3Na+, где Eu+3 - катион европия, C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия, Eu[C12H25OSO3]3 - сольват. Жидкостную экстракцию осуществляют при pH=3,0-6,0. Техническим результатом является увеличение степени извлечения европия за счет образования прочных сольватов европия и 90%-ного извлечения катионов европия (III) из водных растворов его солей. 1 ил.

 

Способ относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов, в частности к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) из бедного или техногенного сырья с помощью жидкостной экстракции.

Известен способ экстракции РЗЭ из водных растворов (патент РФ №97111518, опубл. 10.10.1998 г.), включающий контакт экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют техническую смазку, в своем составе имеющую инертный разбавитель, при следующем соотношении компонентов, мас.%: олеиновая кислота - 10-12, триэтаноламин - 4,5-6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное, а экстракцию осуществляют в интервале 0<pH<10 непрерывным регулированием оптимальной величины pH в течение не более двух часов.

Недостатком способа является слабая избирательность метода к извлечению индивидуальных ионов РЗЭ, а также сложность в поддержании точного pH процесса. Для получения чистых растворов индивидуальных РЗЭ требуется массивный многостадийный каскад экстракторов.

Известен способ извлечения ионов самария и европия ионной флотацией с применением додецилсульфата натрия (патент РФ №2426599, опубл. 20.10.2010 г.), ионы самария и европия извлекают ионной флотацией с додецилсульфатом натрия, взятом в соотношении 1:3 по стехиометрической схеме. Me3++3C12H25OSO3-=Me(C12H25OSO3)3, где Me - катион самария или европия, C12H25OSO3 - додецилсульфат-ион.

Недостатком способа является неполное извлечение катионов из водных растворов его солей.

Известен способ выделения ионов европия из смеси РЗЭ (патент РФ №92001109, опубл. 27.03.1995 г.), заключается в восстановлении европия до двухвалентного состояния металлом-восстановителем (алюминия) и отделении концентрата европия в виде сульфата от сопутствующих РЗЭ. Восстановление проводят в присутствии фтор-ионов. Извлечение европия из суммы РЗЭ составляет до 98,5%, содержание его в конечном продукте - до 99,9%.

Известен способ выделения европия из смеси редкоземельных элементов (патент РФ №2060944, опубл. 27.05.1996 г.), сернокислый раствор, содержащий редкоземельные элементы, обрабатывают фторидом натрия и металлическим алюминием. Образовавшийся осадок отделяют от раствора. Извлечение европия в осадок 98,5%.

Недостатками способа являются малая универсальность метода (применение только в сернокислотных растворах), низкое извлечение европия из раствора, сложность дальнейшей переработки полученного осадка.

Известен способ извлечения европия из смеси редкоземельных элементов (авторское свидетельство №1774670, опубл. 30.03.1994 г.). В исходную смесь РЗЭ подают серную кислоту. Полученный раствор обрабатывают в двух фильтр-прессных электролизерах. В первом электролизере раствор прокачивают через пористый углеграфитовый катод при кажущейся плотности тока 0.95-1.0 А/см2. Отделяют осадок образовавшегося сульфата европия. Маточный раствор обрабатывают во втором электролизере при кажущейся плотности тока 5-6.5 А/см2. Отделяют осадок сульфата самария и получают раствор, содержащий гадолиний.

Недостатком способа является сложность аппаратного оформления предложенного метода и недостаточная селективность метода.

Известен способ извлечения катионов европия (III) из растворов солей (патент РФ№2482201, опубл. 10.10.1998 г.), принят за прототип. В процессе флотоэкстракции катионов европия (III) используют в качестве органической фазы изооктиловый спирт, а в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Eu+3+3NaDS=Eu(DS)3+Na+, где Eu+3 - катион европия (III), DS- - додецилсульфат-ион. При этом флотоэкстракцию осуществляют при pH 7,5-8,5 и соотношении органической и водной фаз 1/20-1/40. Техническим результатом является увеличение степени извлечения европия (III).

Недостатком способа является неполное извлечение катионов европия из водных растворов его солей. Изменение флотационного процесса экстракционным позволит достичь более высоких показателей извлечения.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения катионов европия (III).

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения катионов европия (III), включающем жидкостную экстракцию с использованием экстрагента и поверхностно-активного вещества, в качестве экстрагента используют изооктиловый спирт, а в качестве поверхностно-активного вещества используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

Eu+3+3C12H25OSO3Na=Eu[C12H25OSO3]3+3Na+,

где Eu+3 - катион европия (III), C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия, Eu[C12H25OSO3]3 - сольват,

при этом жидкостную экстракцию осуществляют при pH=3,0-6,0.

Использование в качестве экстрагента изооктилового спирта и ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает значительное увеличение степени извлечения катионов европия (III) при жидкостной экстракции. Додецилсульфат натрия сочетает в себе свойства собирателя и вспенивателя, легко регенерируется. В растворе катионы европия (III) образуют с додецилсульфатом натрия прочные сольваты, вследствие ориентации полярной группы к катиону и экранированием сольвата с внешней стороны неполярными радикалами. Перенос сольвата в органическую фазу обеспечен взаимодействием с ним изооктилового спирта, что подтверждают сдвиг частоты валентных колебаний νо-н, а также отсутствие растворения додецилсульфата натрия в неполярных растворителях.

Использование в качестве органической фазы изооктилового спирта C8H18O обеспечивает возможность извлечения катионов европия (III) в составе сольватов с додецилсульфатом натрия.

Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:

Eu+3+3C12H25OSO3Na=Eu[C12H25OSO3]3+3Na+,

где - катион европия, C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия, Eu[C12H25OSO3]3 - сольват,

позволяет увеличить степень извлечения катионов европия (III) при жидкостной экстракции и уменьшить затраты додецилсульфата натрия. Параметром извлечения катионов европия (III) является коэффициент распределения Кр. Величину Кр извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации катиона европия (III) - [Eu+3] в органической фазе к концентрации [Eu+3] в водной фазе соответственно формуле: К=[Eu+3]org/[Eu+3]aq.

Величина коэффициента распределения катионов европия (III) между водной и органической фазами достигает величины 200-250. Осуществление жидкостной экстракции при pH=3,0-6,0 обеспечивает увеличение степени извлечения самария до 90% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия (установлено экспериментально).

Способ осуществляют следующим образом. Использовали 200 мл водного раствора нитрата европия (III) с концентрацией катионов европия (III) 0,001 моль/л. В качестве ПАВ анионного типа использовали додецилсульфат натрия в виде порошка массой 0,1728 г, концентрация которого в растворе нитрата европия (III) соответствовала стехиометрии реакции, а в качестве экстрагента - изооктиловый спирт C8H18O - 5 мл. Процесс жидкостной экстракции осуществляли в лабораторной модели экстрактора с мешалкой марки ES-8300 D со скоростью около 700 об/мин. Порошок додецилсульфата натрия добавляют в раствор нитрата европия (III), перемешивают, затем добавляют изооктиловый спирт и осуществляют процесс жидкостной экстракции в течение 30 мин при значении pH 3-6. В процессе жидкостной экстракции происходит образование сольвата и его растворение в изооктиловом спирте. Экстракт переливают в делительные воронки объемом 0,25 л и оставляют при комнатной температуре для расслаивания фаз в течение 3-5 суток. Затем, после разделения фаз, водную фазу анализировали фотометрическим методом на содержание катионов европия (III). Методом инфракрасной спектроскопии определяли форму экстрагируемых солей в органической фазе - изооктиловом спирте.

На Фиг.1 представлена зависимость коэффициентов распределения катионов европия (III) от pH водной фазы растворов солей.

Таким образом, способ позволяет получить 90% извлечения катионов европия (III) из водного раствора его солей.

Способ извлечения катионов Eu3+ из водно-солевых растворов, включающий жидкостную экстракцию с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта, отличающийся тем, что в водно-солевой раствор добавляют ПАВ анионного типа, в качестве которого используют додецилсульфат натрия, с образованием сольвата додецилсульфата европия для транспортирования его через водную в органическую фазу, при этом додецилсульфат натрия добавляют в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:
Eu+3+3C12H25OSO3Na=Eu[C12H25OSO3]3+3Na+,
где Eu+3 - катион европия,
C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия,
Eu[C12H25OSO3]3 - сольват,
и жидкостную экстракцию осуществляют при рН=3,0-6,0.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу переработки доманиковых образований. Способ включает агитационную нейтрализацию-декарбонизацию обработкой пульпой измельченной руды или нейтрализатором укрепленного раствора, очищенного от алюминия, с получением продуктивного раствора и декарбонизированного кека.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Способ включает использование анионита фосфатно-смешанной формы в циклическом процессе сорбции-десорбции.
Изобретение относится к способу кислотной переработки красных шламов, получаемых в процессе производства глинозема, и может применяться в технологиях утилизации отходов шламовых полей глиноземных заводов.

Изобретение относится к способу получения соединений редкоземельных металлов (РЗМ) при комплексной переработке фосфатного сырья, в частности апатитов. Предложен способ сернокислотного разложения РЗМ-содержащего фосфатного сырья с концентрированием РЗМ в фосфогипсе.

Изобретение относится к технологиям жидкостной экстракции, в частности получению концентрата редкоземельных металлов, в цветной и черной металлургии, при переработке отходов химических и металлургических производств, а также для очистки шахтных и рудничных и промышленных сточных вод.
Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных и благородных металлов из золошлаков энергетических предприятий. Способ включает подготовку золошлаков, смешение их с выщелачивающим раствором, накопление биомассы микроорганизмов, бактериальное выщелачивание редкоземельных и благородных металлов, разделение полученной суспензии на осадок и осветленную жидкость с выделением из последней редкоземельных и благородных металлов.

Изобретение относится к извлечению оксида скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Способ включает выщелачивание красного шлама карбонатными растворами при одновременной газации шламовой пульпы газо-воздушной смесью, содержащей CO2, фильтрацию пульпы с получением скандийсодержащего раствора, последовательное отделение скандия от примесных компонентов, осаждение соединений скандия из очищенного раствора, фильтрацию, промывку и сушку осадка скандиевого концентрата.

Изобретение относится к переработке фосфатного редкоземельного концентрата (ФРЗК), полученного при азотно-кислотной переработке апатита. Способ переработки ФРЗК, выделенного при нейтрализации азотно-фосфорнокислого раствора, полученного после вскрытия апатита азотной кислотой, включает обработку ФРЗК азотной кислотой и отделение нерастворимого остатка из полученного нитратно-фосфатного раствора редкоземельных элементов (РЗЭ).

Изобретение относится к способам извлечения церия(IV) из сульфатных растворов методом экстракции и может быть использовано для концентрирования церия(IV) из руд, производственных растворов сложного солевого состава и в аналитических целях.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов из фосфорной кислоты при переработке хибинских апатитовых концентратов на удобрения. Способ включает сорбцию с помощью сильно-кислотного макропористого катионита Purolite С-150, осуществляемую в диапазоне температур 40-80°C, промывку насыщенного суммой редкоземельных элементов сорбента водой, десорбцию раствором нитрата аммония с получением товарного десорбата и дополнительную экстракционную очистку полученного десорбата 100% трибутилфосфатом.

Изобретение относится к способу, с помощью которого можно очищать уран из природного уранового концентрата. Этот способ включает экстракцию урана, присутствующего в виде нитрата уранила в водной фазе А1, полученной в результате растворения природного уранового концентрата в азотной кислоте, с помощью органической фазы, которая содержит экстрагирующее средство в органическом растворителе.
Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для экстракционного извлечения золота(III) из солянокислых растворов от выщелачивания золотосодержащих промпродуктов и концентратов.
Изобретение относится к химико-металлургическому производству металлов платиновой группы, а именно к экстракционному извлечению рутения. Способ извлечения рутения из нитритных водных растворов включает экстракцию рутения раствором три-н-бутилфосфата, промывку экстракта водой, присоединение промывного раствора к раствору, поступающему на экстракцию, и реэкстракцию рутения раствором карбоната натрия.

Изобретение относится к технологиям жидкостной экстракции, в частности получению концентрата редкоземельных металлов, в цветной и черной металлургии, при переработке отходов химических и металлургических производств, а также для очистки шахтных и рудничных и промышленных сточных вод.

Изобретение относится к переработке фосфатного редкоземельного концентрата (ФРЗК), полученного при азотно-кислотной переработке апатита. Способ переработки ФРЗК, выделенного при нейтрализации азотно-фосфорнокислого раствора, полученного после вскрытия апатита азотной кислотой, включает обработку ФРЗК азотной кислотой и отделение нерастворимого остатка из полученного нитратно-фосфатного раствора редкоземельных элементов (РЗЭ).

Изобретение относится к способам извлечения церия(IV) из сульфатных растворов методом экстракции и может быть использовано для концентрирования церия(IV) из руд, производственных растворов сложного солевого состава и в аналитических целях.
Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных (РЗЭ) из азотно-фосфорнокислых растворов переработки апатита. Способ включает растворение апатита в азотной кислоте, вымораживание нитрата кальция(стронция), осаждение гидрато-фосфатов РЗЭ и кальция(стронция), растворение осадка в азотной кислоте, введение в раствор нагретого до 40-50°С полученного на стадии вымораживания нитрата кальция(стронция) с концентрацией 800-1000 г/л, при этом содержание РЗЭ (в расчете на оксиды) поддерживают равной 40-60 г/л, а избыточной азотной кислоты 1-2 моль/л, последующую экстракцию РЗЭ трибутилфосфатом в присутствии нитрата кальция, промывку и реэкстракцию, причем промывку экстракта осуществляют упаренным реэкстрактом до концентрации по РЗЭ 250-300 г/л.

Изобретение относится к экстракции металлов из водного раствора. Описаны композиция для экстракции растворителем, содержащая ортогидроксиарилоксимовый экстрагент, предотвращающий деградацию агент и несмешивающийся с водой органический растворитель.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. На первой стадии извлечения гадолиния из смеси редкоземельных элементов в органическую фазу извлекают тербий, диспрозий и более тяжелые РЗЭ.
Изобретение относится к области металлургии редких элементов, а именно к способам глубокой очистки висмута от радиоактивных загрязнений 210Ро при использовании солянокислых растворов.

Изобретение относится к области химии комплексных соединений редкоземельных металлов, а именно к новым летучим соединениям иттербия и способу их синтеза. Летучие соединения иттербия представляют собой трис-циклопентадиенильные общей формулы {(R1-С5Н4)(R2-C5H4)(R3-C5H4)Yb}, где R1, R2, R3 - алкильные радикалы, C5H4 - циклопентадиенильный лиганд, Yb - иттербий, причем алкильные радикалы содержат в качестве заместителей атомы фтора и имеют общую формулу R1, R2, R3=CF3(СН2)n, где n=2-3.
Наверх