CS268858B1 - Způsob odstraněni trojmocného železa z roztoku sloučenin trojmocných lanthenidů a yttria - Google Patents

Abstract

Provádí se selektivní sorpce Fe + v koloně naplněná perlovou celulózou anebo jiným nosičem na bázi celulózy se skupinami diatylentriamintetraoctovými anebo Jim podobnými s chelatačnimi účinky na postranním řetězci při pH 0,'5 ež 3,5 a teplotě meněi 'než 50 °C. Regenerace funěních akupin se provádí desorpci iontů Fe minerálními kyselinami o koncentraci 1 až 3 mol/1.

Description

Vynález se týká způsobu odstraňováni trojmocného železa z roztoků sloučenin trojmocných lanthanidů a yttria (tak zvaných prvků vzácných zemin - PVZ) na základě jeho selektivní sorpce na perlové celulóze s chelatačni skupinou dietylentriamintetraoctovou (DTTA) na postranním řetězci.

Oddělení trojmocného železa od iontů lanthanidů a yttria je zvláště žádoucí, když se při dalším děleni jednotlivých prvků VZ postupuje cestou vytěsňovací chromatografie pomoci kombinace iontoměničů s chelatačnimi elementy, jako etylendiamintetraoctová (EDTA) nebo nitrilotrioctová kyselina (NTA). 3ak známo činí rozdíl logaritmů konstant stabili3+ 3+ ty koordinačních sloučenin EDTA s iontem Fe na jedné straně a s ionty VZ (VZ - vzác3+ né zeminy) na straně druhé cca 6 až 8 v prospěchu Fe . Proto se železité zbytky v sloučeninách VZ přednostně reaguji s chelatačnimi ionty v eluentu, čímž se snižují jeho účinnost při vlastním procesu děleni PVZ.

Ve většině jiných systémů se však trojmocný iont železa chová velmi podobně trojmocným iontům VZ. Proto představuje úkol jeho odděleni od PVZ nelehký problém. Účinné metody pro uvedený účel se zatim nenajdou v publikacích.

Způsob odstranění trojmocného železa z roztoků sloučenin PVZ, který tvoři předmět tohoto vynálezu,' spočívá v tom,' že se využívá stejného principu chelatace s EDTA - podobnými koordinačními ligandy - jako při procesu děleni PVZ na iontaměničích, avšak se přitom mobilní a stacionární fáze obracejí,' protože chelatačni skupiny jsou vázané na pevném nosiči. Navic se ionty Fe³⁺ za určitých podminek selektivně zachycuji z roztoku do pevné fáze,: čímž se oddělují od iontů VZ.

S úspěšným výsledkem se použivá perlové celulózy s chelatačnimi skupinami DTTA na postranním řetězci. Odstranění trojmocného železa pod hranici 1 ppm pro různé sloučeniny VZ bylo dosaženo i pro podmínky blizké reálným technologickým parametrům. Přitom se roztok sloučenin PVZ s určitým obsahem trojmocného železa propoušti přes kolonu naplněnou perlovou celulózou s chelatačnimi skupinami DTTA. Hodnota pH roztoku se udržuje od 0,<5 do 3,15. Pracovní teplota nesmi překročit 50 °C. Dosažitelná sorpčni kapacita je závislá na kvalitě sorbentu,' jakož i na konkrétních pracovních podmínkách. Regenerace 3+ funkčních skupin se snadno provádí desorpcí iontů Fe minerálními kyselinami o koncentraci 1 až 3 mol/1,' například kyselinou chlorovodíkovou nebo dusičnou. Po regeneraci se chelatačni sorbent znovu použivá.

Následující přiklady blíže objasňuji, ale neomezuji předmět vynálezu.

Přiklad 1

Pokus vyšel z podvojných dusičnanů trojmocných iontů vzácných zemin získaných z kolského apatitu. Procentuální zastoupeni jednotlivých PVZ je následující:

La 49 %, Nd 31 %,' Pr 8,5 %, Sm 4,2 %, Y 3 %, Gd 2, 4 %, Ευ 1 % a ostatní PVZ cca 1 %.

Roztok podvojných dusičnanů PVZ byl nejprve zčistěn protékáním kolony naplněné perlovou celulózou s funkčními skupinami DTTA při pH 2,5 a teplotě 23 °C. Potom bylo dopováno žádoucí množství trojmocného železa a postupovalo se ke kvantitativnímu sledováni procesu jeho odstraňováni.

000 ml roztoku obsahujícího 167,4 g VZ(N0₃)₃.2NH₄N0₃.4H₂0/l a 0,000 05 M Fe³⁺ bylo puštěno přes kolonu (^ = 15 mm) naplněnou perlovou celulózou s funkčními skupinami DTTA na postranním řetězci (výška náplně 150 mm) rychlosti 3,2 ml/min při pH 2,2 a teplotě 23 °C. Původní obsah železa 17 ppm (vztažený na VZ(N0₃)₃.2NH₄N0₃. 4H₂0) byl snížen pod hranici 1 ppm.

Příklad 2

Ze vzorku čištěného podle příkladu 1 byl připraven roztok o koncentraci 167,4 V2(n0_)_ . 3+ 3+ ^{J J}

2NH₄N0₃« 4H₂0 /1 a 0,0001 M Fe^J , t.j. 33 ppm Fe vztaženo na původni podvojnou dusičnanovou sůl.

CS 26Θ858 81

Při pH 2,12 a teplotě 23 °C bylo prováděno sorbováni rychlosti 3,‘3 ml/min na koloně naplněné perlovou celulózou se zakotvenou fázi DTTA (/ = 15 mm,· L = 150 mm). Z 500 ml 3+ tohoto roztoku bylo zbaveno Fe až pod 1 ppm.

Příklad 3

Roztok VZ(N0_o)_ . 2NH.N0- . 4H-0 o koncentraci 167,4 g/1 připravený způsobem popsa^{J J} 3· ^z 3+ ným v příkladu 1 byl dopován Fe na koncentraci 0,0005 M Fe , tj. 165 ppm Fe vztaženo na podvojnou dusičnanovou sůl PVZ.

Při pH 2,·5 a teplotě 24 °C bylo prováděno sorbováni rychlosti 3,'3 ml/min přes kolonu naplněnou perlovou celulózou s funkčními skupinami DTTA (X · 15 mm, L « 150 mm), 3+

Z 500 ml tohoto roztoku bylo zbaveno Fe až na cca 1 ppm.

Přiklad 4

Z roztoku čištěného podle příkladu 1 byl připraven vzorek o koncentraci 725,4 tetrahydrátu podvojných dusičnanů VZ/1, do kterého bylo dopováno 0,0005 M Fe ,· tj. 38 ppm.

Při pH 2,'4 a teplotě 23 °C bylo prováděno sorbováni rychlostí 2,2 ml/mín na koloně (jí « 16,^:5 mm,' L = 150 mm) naplněné perlovou celulózou s DTTA na postranním řetězci.

3+ Z 500 ml tohoto roztoku bylo zbaveno Fe pod 3 ppm.

Příklad 5

Bylo připraveno z čistých oxidů umělý roztok chloridů PVZ o koncentraci 0,5 m (tj. cca 123 g VZCl^/l). Procentuální zastoupení jednotlivých PVZ jes

La 50 %, Pr 10 %,· Nd 37 %, Eu 1 %, Yb 2 %, bylo dopováno 0,0001 M Fe³⁺ tj. 45,5 ppm vztaženo na VZCl^.

Sorpce na perlové celulóze s DDTA na postranním řetězci byla prováděna rychlostí 4,0 ml/min při pH 2,4 a teplotě 23 °C. Z 500 ml tohoto roztoku bylo železo odstraněno na obsah 1 ppm.

Claims (1)

1. Způsob odstraněni trojmocného železa z roztoků sloučenin trojmocných lanthanidů 3 í a yttria,' vyznačující se tím,' že selektivní sorpce Fe se provádí v koloně naplněné perlovou celulózou,! nebo nosičem na bázi celulózy se skupinami dietylentriamintetraoctovými nebo skupinami s obdobnými chelatačnimi účinky na postranním řetězci při pH 0,5 až 3,-5 a teplotě nižší než 50 °C.