DE1188061B - Verfahren zur Trennung von Europium von anderen Lanthaniden und/oder von Aktiniden - Google Patents

Verfahren zur Trennung von Europium von anderen Lanthaniden und/oder von Aktiniden

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DE1188061B DEU9113A DEU0009113A DE1188061B DE 1188061 B DE1188061 B DE 1188061B DE U9113 A DEU9113 A DE U9113A DE U0009113 A DEU0009113 A DE U0009113A DE 1188061 B DE1188061 B DE 1188061B
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Earl Philip Horwith
George Webster Mason
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/10Preparation or treatment, e.g. separation or purification
    • C01F17/17Preparation or treatment, e.g. separation or purification involving a liquid-liquid extraction

Description

  • Verfahren zur Trennung von Europium von anderen Lanthaniden und/oder von Aktiniden Europium kommt neben anderen Lanthaniden und Aktiniden im Monazitsand und, als Spaltprodukt, in neutronenbestrahltem Uran vor. Für viele Anwendungszwecke ist es sehr wichtig, daß das Europium einen hohen Reinheitsgrad besitzt, beispielsweise wenn man es als Reglermaterial in Kernreaktoren verwendet; für diesen Zweck ist Europium auf Grund seines hohen Neutroneneinfangsquerschnitts wertvoll, weil eine Reihe von Isotopen von verhältnismäßig hohem Neutroneneinfangquerschnitt nacheinander durch Neutroneneinfang gebildet werden, nämlich Eul51, Eu152, Eu153 und Eu154. Aus dem gleichen Grunde ist es wichtig, das Europium zu entfernen, wenn der neutronenbeschossene Brennstoff einem Regenerierungsverfahren unterworfen wird, da die Isotope mit hohem Wirkungsquerschnitt den Brennstoff »vergiften«.
  • Zur Abtrennung von Europium hat man bisher verschiedene Verfahren verwendet. Man hat das Europium, das praktisch immer im dreiwertigen Zustand vorliegt, mittels einer Quecksilberkathode oder Zinkamalgan reduziert und es dann als Europium(II)-sulfat oder -chlorid gefällt. Nach einer anderen Methode wird das Europium(III) direkt mit Natriumamalgan oder durch Elektrolyse an einer Quecksilber- oder Lithiumamalgankathode unter Bildung von Europiumamalgan reduziert. Auch die Reduktion des dreiwertigen zum zweiwertigen Europium mit Zinkpulver und die anschließende Fällung der dreiwertigen Lanthanide als Hydroxyde mit einer konzentrierten Ammoniaklösung ist untersucht worden. Diese Verfahren sind jedoch unbefriedigend, da sie keine vollständige Trennung der dreiwertigen Seltenen Erden von dem zweiwertigen Europium oder umgekehrt ergeben, wobei diese unvollständige Trennung höchstwahrscheinlich in einer nicht quantitativen Reduktion des Europiums begründet ist. Zweiwertiges Europium ist, besonders in geringer Konzentration, sehr unbeständig; es bleibt immer etwas dreiwertiges Europium zurück, das mit den dreiwertigen Seltenen Erden abgetrennt wird.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Europium aus wäßrigen Lösungen, die auch andere Lanthaniden und/oder Aktiniden enthalten. Das Verfahren arbeitet sowohl bei Mikro- als auch bei Mikrokonzentrationen des Europiums zufriedenstellend und erlaubt die Gewinnung von sehr reinem Europium. Man kann es vorteilhafterweise einerseits bei Lösungen anwenden, die das Europium nur in Spuren enthalten, und andererseits bei Lösungen, die Europium in Mikrokonzentraxionen und die anderen Lanthaniden und/oder Aktiniden in sehr starkem überschuß enthalten.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung des Europiums von anderen Lanthaniden und/oder Aktiniden durch Reduktion des Europiums in Gegenwart von Zinkamalgan und Extraktion unter Ausschluß von Luftsauerstoff, daß sich dadurch kennzeichnet, daß die Reduktion des dreiwertigen Europiums unter weiterem Zusatz von Chrom(III)-salzen, vorzugsweise Chrom(III)-chlorid, am besten in einer Konzentration zwischen 0,001- und 0,01-molar, in wäßrigem Medium vorgenommen wird und anschließend die Extraktion der nicht reduzierten dreiwertigen Lanthanid- bzw. Aktinidverbindungen aus der wäßrigen sauren Lösung in an sich bekannter Weise mit einer Lösung eines Phosphor- oder Phosphorsäureesters in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel erfolgt oder daß diese Reduktion in der organischen Lösung und die Rückextraktion, wie bekannt, mit einer wäßrigen Mineralsäurelösung vorgenommen wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zweiwertige Chrom durch Reduktion einer Verbindung des dreiwertigen Chroms, wie Chrom(III)-chlorid, mit Zinkamalgan gebildet, und erst dadurch wird die quantitative Reduktion des dreiwertigen Europiums hervorgerufen. Das Zinkamalgam allein dagegen führt nicht zu diesem erwünschten Ergebnis, insbesondere nicht in einer Lösung, die Mikromengen an Europium oder aber Lanthaniden und/ oder Aktiniden in sehr starkem Überschuß enthält. Chrom(II)-ionen allein wirken ebenfalls nicht zufriedenstellend; sie reduzieren Europium nur derart langsam, daß das Verfahren vollkommen ungeeignet ist.
  • Man kann die dreiwertigen Lanthaniden und/oder Aktiniden von dem reduzierten Europium durch selektive Extraktion aus wäßriger Lösung in ein Lösungsmittel trennen oder bei der Trennung das Europium zuerst in einer organischen Lösung reduzieren und es dann durch Rückextraktion mit einer wäßrigen Mineralsäurelösung von den dreiwertigen Lanthaniden und/oder Aktiniden trennen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Zinkamalgam zu einer Beschickungslösung zugesetzt, die Europium- und andere Lanthaniden und/oder Aktiniden enthält. Die Lösung und die mit ihr in Kontakt befindliche Atmosphäre werden dann mit einem inerten Gas, wie Stickstoff, gespült, um praktisch den gesamten Sauerstoff zu entfernen. Anschließend versetzt man die Lösung mit Chrom(III)-ionen, wodurch sowohl das Europium als auch das Chrom in den zweiwertigen Zustand reduziert werden. Nach Zugabe eines Extraktionsmittels, das im Falle einer wäßrigen Beschickung eine organische Lösung eines Phosphor- oder Phosphonsäureesters und im Falle einer organischen Beschickung eine wäßrige Mineralsäurelösung ist, trennt man die organische Phase von der wäßrigen europiumhaltigen Phase. Da in der Extraktionsstufe beide Flüssigkeiten, die Esterlösung und die wäßrige Säure, gründlich in Berührung gebracht werden, braucht das Reduktionsmittel nur einer der beiden Flüssigkeiten hinzugefügt zu werden. Die dreiwertige Chromverbindung wird vorzugsweise in einer Menge hinzugefügt, die einer Endmolarität von 0,001 bis 0,01 entspricht. Das Zink muß im Überschuß vorhanden sein, d. h. in einer größeren als zur Reduktion des Europiums stöchiometrisch erforderlichen Menge. Die Zusammensetzung des Zinkamalgams kann stark variieren; ein Quecksilbergehalt von etwa 0,5 Gewichtsprozent wird bevorzugt. Zweckmäßig wird das Amalgam in Form eines Pulvers, z. B. mit einer Teilchengröße von ungefähr 0,6 mm, zugesetzt. Sowohl die wäßrige als auch die organische Lösung soll mit Stickstoff oder einem anderen inerten Gas gespült werden, um jegliche Reoxydation des Europiums soweit wie möglich zu vermeiden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren sind alle Mineralsäuren geeignet, die auf das Europium nicht oxydierend wirken. Salpetersäure kann daher nicht verwendet werden; Schwefelsäure und Salzsäure wirken zufriedenstellend. Die Azidität ist so zu wählen, daß eine gute Trennwirkung erzielt wird. Man ermittelt sie auf Grundlage der Konzentrationen der Lanthaniden und/oder Aktiniden, der Wechselbeziehung zwischen den Extraktionen der Lanthaniden und/oder Aktiniden und des Europiums und der Azidität bei der gegebenen Konzentration. Mit abnehmender Azidität wird die Extraktion sowohl der Lanthaniden und/oder Aktiniden als auch des Europiums(11) verbessert, wenn auch verschieden stark. Es können als Extraktionmittel saure Ester der Orthophosphorsäure (HO) (HO) PO (OH), worin zwei Hydroxygruppen durch Alkyl-, Aryl-oder gemischte Alkyl-Aryl-Reste oder substituierte Varianten dieser Reste substituiert sind, oder Halbester von Organophosphonsäuren verwendet werden, d. h. von Phosphorsäuren, in denen das Wasserstoffatom nur einer Hydroxygruppe durch eine organische Gruppe G' und eine andere Hydroxygruppe vollständig durch einen organischen Rest oder eine Gruppe G ersetzt ist, während die dritte Hydroxygruppe unverändert bleibt. Den sauren Estern kann somit die Formel (R0)2P0 (OH) zugeschrieben werden, worin R einen Alkyl-, Aryl-oder Alkyl-Aryl-Rest bedeutet, einschließlich substituierter Varianten. Die Halbester der Organophosphonsäure besitzen die Formel (G'0) (G) (PO) (OH). Damit die Verbindung mit Wasser sehr schlecht mischbar ist, sollen die Reste R, G und G' mindestens je 4 Kohlenstoffatome aufweisen. Am günstigsten ist für G' der Rest 2-Äthylhexyl. Als Rest G bevorzugt man 2-Äthylhexyl, Monochlormethyl (nachfolgend einfach »Chlormethyl« genannt) und Phenyl. Als besonders wirksame Lösungsmittel für die Gewinnung des Europiums haben sich Di-(2-äthylhexyl)-orthophosphorsäure [(2-Äthylhexyl-0)2P0 (OH)] 2-Athylhexylhydrogenphenylphosphonsäure [(2-Äthylhexyl-O) (C.Hs) PO (OH)] und n-Octylhydrogenchlormethylphosphonsäure [(n-Octyl-O) (CICHJ PO (OH)] erwiesen, wobei von diesen wiederum die n-Octylhydrogenchlormethylphosphonsäure das beste Lösungsmittel darstellt.
  • Die Ester haben eine verhältnismäßig hohe Viskosität und werden deshalb in verdünnter Form angewandt, so daß die Phasentrennung schneller und leichter vor sich geht. Tetrachlorkohlenstoff und aromatische, mit Wasser nicht mischbare Kohlenwasserstoffe sind geeignete Verdünnungsmittel. Beispiele für die zahlreichen zufriedenstellenden Kohlenwasserstoff-Verdünnungsmittel sind Toluol, Benzen und Xylol, wobei Toluol bevorzugt wird, da es einen verhältnismäßig hohen Verdampfungspunkt besitzt und kein Gemisch aus verschiedenen Isomeren ist.
  • Man kann die Konzentration des Esters in dem Trägerverdünnungsmittel stark variieren; je niedriger die Konzentration des Extraktionsmittels in dem Verdünnungsmittel ist, desto geringer sind die in die organische Phase extrahierten Mengen an Europium und anderen Lanthaniden bzw. Aktiniden. Die Bedingungen sind hier wieder so zu wählen, daß das Verteilungsverhältnis der dreiwertigen Lanthaniden und/oder Aktiniden über 1 und dasjenige des zweiwertigen Europiums unterhalb 1 liegt. Eine Formalität, ausgedrückt in Gramm, zwischen 0,01 und 1,5 hat sich als für alle Extraktionsmittel zufriedenstellend erwiesen. Eine Extraktionslösung, die eine Formalität von 1 hat, ist eine Lösung, in welcher in 11 der Lösung (bestehend aus Extraktionsmittel und Verdünnungsmittel) 1 g Mol des Extraktionsmittels enthalten ist. Ebenso kann das Volumenverhältnis der organischen und wäßrigen Lösung stark variieren, z. B. von 20: 1 bis 1 : 20 reichen. Als Extraktionstemperatur wird die Raumtemperatur (ungefähr 25° C) bevorzugt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich durchgeführt werden, wobei der Kontakt der zwei Phasen vorzugsweise durch Bewegung oder Schütteln verstärkt wird, oder kontinuierlich in Extraktionskolonnen oder anderen ähnlichen Apparaturen, in welchen die wäßrige Lösung und die organische Lösung- im Gegenstrom geführt werden. Nach der Extraktion wartet man, bis sich die Phasen abgesetzt und getrennt haben, was 2 bis 5 Minuten in Anspruch nimmt. Dann werden die Phasen in bekannter Weise getrennt.
  • Nach der Extraktion und der Phasentrennung können die Lösungen zur Gewinnung der Lanthaniden und/oder Aktiniden weiter aufgearbeitet werden. So kann man die organische Esterlösung mit einer wäßrigen Mineralsäure in Berührung bringen, um die Lanthaniden und/oder Aktiniden zurückzuextrahieren, wobei dieser Schritt keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet. Für diesen Zweck hat sich eine z. B. 2,5-n-Salzsäurelösung als geeignet erwiesen; diese Lösung ergibt eine Entfernung der Seltenen Erden durch Einführen in eine »Abstreiflösung«, wobei aber keine Entfernung von dreiwertigem Chrom, das in das Lösungsmittel extrahiert worden sein könnte, eintritt. Zur Extraktion des in der wäßrigen Lösung anwesenden Zinks von den Seltenen Erden kann die Salzsäure-Abstreiflösung dann mit unverdünntem Tributylphosphat in Berührung gebracht werden.
  • Das Europium kann ebenfalls aus der wäßrigen Lösung zurückextrahiert werden. Die Lösung wird hierzu zuerst mit Luft in Kontakt gebracht und dadurch das Europium wieder in den durch Lösungsmittel extrahierten dreiwertigen Zustand übergeführt. Dann wird die wäßrige Lösung mit einem der sauren Phosphor- oder Phosphonsäureester extrahiert, die das dreiwertige Europium aufnehmen, aber jegliche Oxydationsprodukte des Chroms in der wäßrigen Lösung zurücklassen.
  • Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Beispiel 1 ZurBestimmung der Verteilungskoeffizienten (organisch zu wäßrig) des gleichzeitig in einer wäßrigen Lösung anwesenden zweiwertigen Europiums und Americiums 241 werden vier Versuche durchgeführt. Als Europium wird ein Gemisch der Isotope Eu152 und Eu154 verwendet, deren Konzentration mittels eines ß-Zählers bestimmt werden kann; das Americium 241 ist ein n-Strahler. Bei den Versuchen 1 und 2 erfolgen Extraktionen aus einer wäßrigen in eine organische Lösung, bei den Versuchen 3 und 4 Rückextraktionen aus einer organischen in eine wäßrige Lösung.
  • Als organische Lösung dient in jedem Falle eine Lösung von 2-Äthylhexylhydrogenphenylphosphonsäure in Toluol (Formalität 0,40) und als wäßrige Lösung eine 0,05molare Salzsäurelösung, die Chrom(III)-chlorid in 0,001molarer Konzentration enthält. Zu der wäßrigen Phase gibt man in jedem Versuch 0,5 0% Quecksilber enthaltendes Zinkamalgam in einer Menge von 1 g auf 2 ml Lösung zu. Vor dem Zusammenbringen wurden die wäßrige und die organische Lösung zur Entfernung des Sauerstoffs mit zu 99,95,1/o reinem Stickstoff gespült. Die wäßrige und die organische Lösung werden bei etwa 23° C mittels Schütteln in Kontakt gebracht und dann etwa 5 Minuten absetzen gelassen. Dann werden die Phasen voneinander getrennt und die Verteilungskoeffizienten (K) mittels eines Zählers bestimmt. Die in den vier Versuchen erhaltenen Verteilungskoeffizienten sind in der Tabelle zusammengestellt.
    Molarität in der
    Versuch Beschickungslösung K_@m(lu) KEu(lI)
    Am i Eu
    1 10-7 - 10-7 1 . 102 2,6-10-3
    2 10-7 i 10-4 1 .102 2,0-10-3
    3 10-7 , 10-7 1 - 102 3,0-10-3
    4 10-7 10-4 1 102 2,0-10-3
    Man mittelt die vier für Europium(I1) erhaltenen Verteilungskoeffizienten und errechnet aus dem Mittelwert (2,4 - 10-3) die Trennungsfaktoren (Verteilungskoeffizient von Americium zu Verteilungskoeffizient des zweiwertigen Europiums). Der erhaltene Trennungsfaktor von 4,2 - 104 zeigt eine sehr wirksame Trennung.
  • Analog werden die Trennungsfaktoren für die Trennung des zweiwertigen Europiums von Promethium, von dreiwertigem Europium und von Gadolinium bestimmt. Man erhält als Trennungsfaktoren 9,6 - 104 für Pm(III)/Eu(II), 7,5 - 105 für Eu(III)/EU(11) und 1,5 - 106 für Gd(III)/Eu(Il).
  • Beispiel 2 erläutert eine Reihe von Extraktions-und Rückextraktionsstufen zur Trennung von Europium und Promethium. Beispiel 2 Man bringt 2 ml einer organischen Beschickungslösung, die in Toluol 2-Äthylhexylhydrogenphenylphosphonsäure in einer einer Formalität von 0,40 entsprechenden Menge und Promethium in einer insgesamt 2,3 - 106 c/m und Europium in einer 1,8 - 106 c/m entsprechenden Menge enthält, mit 2 ml einer an Salzsäure 0,05molaren und Chrom(I11)-chlorid O,Olmolaren wäßrigen Lösung zusammen. Sowohl die wäßrige als auch die organische Lösung werden mit reinem Stickstoff vorbehandelt, und die wäßrige Lösung wird zuvor mit 1 g Zinkamalgam (0,5% Quecksilber) versetzt. Bei jeder der unten beschriebenen Extraktionen läßt man vor der Phasentrennung zur Einstellung eines Gleichgewichts 5 Minuten verstreichen.
  • Die Berührung der organischen Beschickungslösung mit der Salzsäurelösung wird durch Schütteln des Behälters verstärkt; man erhält ein Lösungsmittelraffinat, das Promethium noch in einer 2,3 - 106 c/m entsprechenden Menge, aber Europium nur in einer 1,2 - 104 c/m entsprechenden Menge enthält. Die wäßrige Abstreiflösung enthält Promethium in einer etwa 2,8 # 104 c/m und Europium in einer 1,8 # 106 c/m entsprechenden Menge. Das organische Raffinat wird wieder mit weiteren 2 ml der Abstreiflösung in Berührung gebracht und dadurch eine weitere Trennung bewirkt. Nach Trennung der Phasen entspricht der Europiumgehalt des organischen Raffinats 3,0 -10p c/m und der Promethiumgehalt 2,2 - 106 c/m, bei der zweiten wäßrigen Abstreiflösung der Promethiumgehalt 4,8 -103 c/m und der Europiumgehalt 9,7 - 103 c/m.
  • Die in der ersten Extraktionsstufe erhaltene wäßrige Abstreiflösung wird extrahiert, indem man sie mit 2 ml einer Lösung von 2-Äthylhexylhydrogenphenylphosphonsäure in Toluol zusammenbringt, deren Phosphonsäuregehalt einer Formalität von 0,40 entspricht. Die in dieser Extraktionsstufe erhaltene Lösungsmittelextraktphase enthält Promethium in einer 2,7 -10s c/m und Europium in einer 2,2 -103 c/m entsprechenden Menge und die wäßrige Phase Promethium in einer weniger als 103 c/m und Europium in einer 1,7 - los c/m entsprechenden Menge. Diese drei Extraktionsstufen führen zu Reinigungsfaktoren von 6 -103 für Promethium in bezug auf die Europiumverunreinigung und mehr als 2 - 103 für Europium in bezug auf die Promethiumverunreinigung. Die Ausbeute an Promethium wie auch Europium beträgt 960/9.
  • Das Beispiel 3 wird mit einer Pm147, Eu1sp und Eu154 enthaltenden Lösung durchgeführt. Der Hauptzweck dieses Versuches ist, ein reines, praktisch europiumfreies Promethium zu gewinnen. Beispiel 3 Man verwendet 2m1 einer organischen Beschikkungslösung; als Lösungsmittel dient ein Gemisch von 2-Äthylhexylhydrogenphenylphosphonsäure (Formalität 0,40) in Toluol. Der Gesamtgehalt an Promethium entspricht 2,8 -106 c/m und an Europium 4,2 -106 c/m. Die wäßrige Abstreiflösung ist an Salzsäure 0,05molar und Chromchlorid 0,Olmolar und enthält ferner 1 g eines 0,5 Gewichtsprozent Quecksilber enthaltenden Zinkamalgams. Beide Lösungen werden wie in den obigen Beispielen mittels hochreinen Stickstoffs von Sauerstoff befreit. Die organische Beschickung wird dreimal mit gleichen Volumina der wäßrigen Lösung abgestreift. Zur Phasentrennung läßt man jedesmal 5 Minuten absetzen. Da bei diesem Versuch die Isolierung des Europiums nicht interessiert, werden die drei Abstreiflösungen verworfen, aber die erste Lösung vorher analysiert. Ihr Promethiumgehalt entspricht 3,1 . 104 c/m und Europiumgehalt 2,2 - 106 c/m.
  • Der Gehalt des organischen Raffinats nach der ersten Rückextraktionsstufe an Promethium entspricht 2,8 - 106 c/m und Europium 2,2 -104 c/m; nach der zweiten Stufe an Promethium 2,8 - 106 c/m, aber an Europium nur 2,8 - 10= c/m, und nach der dritten Abstreifstufe an Promethium 2,7 - 106 c/m und an Europium weniger als 2,7 -10p c/m. Die Ausbeute an Promethium beträgt wiederum 9611/o; und der Reinigungsfaktor für das Promethium vom Europium ist höher als 1,6 - 104. Die Reinigung des Europiums von einer Reihe anderer Seltener Erden ist im Beispiel 4 erläutert. Beispiel 4 Man verwendet eine organische Lösung von Seltenen Erden, die in einer Lösung von Di-(2-äthylhexyl)-orthophosphorsäure (Formalität 1,6) in Toluol ein Gemisch von dreiwertigen Seltenen Erden in einer Gesamtmolarität von 0,1 einschließlich dreiwertigem Europium in einer Molarität von 10-4 enthält, wobei diese Lösung in einer vorhergehenden Extraktion erhalten wurde, in der die verschiedenen Seltenen Erden nicht quantitativ voneinander getrennt werden konnten. Die Seltenen Erden sind in dieser organischen Extraktionsgut-Lösung wie folgt verteilt: Lanthan 111/o (bezogen auf das Gesamtgewicht der Seltenen Erden), Cer 1 Gewichtsprozent, Praseodym 0,4 Gewichtsprozent, Neodym 2,0 Gewichtsprozent, Samarium 30,8 Gewichtsprozent, Europium 0,1 Gewichtsprozent, Gadolinium 38,4 Gewichtsprozent, Terbium 3,9 Gewichtsprozent, Dysprosium 9,6 Gewichtsprozent, Holmium 0,1 Gewichtsprozent, Erbium 0,3 Gewichtsprozent und Yttrium 12,5 Gewichtsprozent.
  • Die Konzentration der Di-(2-äthylhexyl)-orthophosphorsäure in dem Toluol entspricht einer Formalität an freiem Ester von 1, da die Restmenge von 0,6 des Gesamtgehaltes zur Komplexbildung der in einer Molarität von 0,1 vorliegenden Lanthaniden notwendig ist. Die verwendete Abstreiflösung ist 0,04molar an Salzsäure und O,Olmolar an Chrom(II1)-chlorid. 6 ml der organischen Lösung werden mit 2 ml der wäßrigen Abstreiflösung in Gegenwart von 1 g Zinkamalgam (0,501o Hg) in Berührung gebracht, nachdem beide Lösungen vorher mit Stickstoff behandelt wurden; bevor die Phasen getrennt werden, läßt man zur Einstellung eines Gleichgewichts 15 Minuten verstreichen. Alle wäßrigen Lösungen werden spektrographisch analysiert.
  • Bei der Extraktion der 6 ml organischer Beschikkungslösung mit den 2 ml wäßriger Lösung erhält man ein Lösungsmittelraffinat, dessen Gesamtmolarität an Lanthaniden 0,1 beträgt, das aber nur Spuren an Europium enthält. Dieses Raffinat wird verworfen. Die wäßrige Lösung wird mit 2 ml einer Lösung von Di-(2-äthylhexyl)-orthophosphorsäure (Formalität 1) in Toluol extrahiert. Die erhaltene organische Extraktphase wird ebenfalls verworfen. Die wäßrige Produktlösung wird analysiert; sie enthält Europium in einer 3. 104 c/m entsprechenden Konzentration, was eine Ausbeute von 9511/o bedeutet. Der Gehalt an Europium beträgt, bezogen auf alle in der wäßrigen Produktlösung anwesenden Seltenen Erden, 93,611/o und der Gehalt an Lanthan 1,811/0, Cer 1,5%, Neodym 1,011/o, Samarium 1,5% und Gadolinium 0,611/o. Praseodym, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium und Yttrium sind in Konzentrationen anwesend, die unter der Grenze der Nachweisbarkeit liegen. Der für Europium in bezug auf Samariumverunreinigung erhaltene Reinigungsfaktor beträgt 2 - 104 und für Europium in bezug auf Gadoliniumverunreinigung 3. 104.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zur Trennung von Europium von Samarium; diese beiden Lanthaniden lassen sich nach herkömmlichen Verfahren nicht wirkungsvoll trennen. Es eignet sich weiter zur Trennung von zweiwertigem Europium von in dreiwertigem Zustand vorliegendem Curium und Californium.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Trennung des Europiums von anderen Lanthaniden und/oder Aktiniden durch Reduktion des Europiums in Gegenwart von Zinkamalgam und Extraktion unterAusschluß von Luftsauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion des dreiwertigen Europiums unter weiterem Zusatz von Chrom(II1)-salzen, vorzugsweise Chrom(III-chlorid, am besten in einer Konzentration zwischen 0,001- und 0,01molar, in wäßrigem Medium vorgenommen wird und anschließend die Extraktion der nicht reduzierten dreiwertigen Lanthanid- bzw. Aktinidverbindungen aus der wäßrigen sauren Lösung in an sich bekannter Weise mit einer Lösung eines Phosphor- oder Phosphonsäureesters in einem mit Wasser nicht mischbaren organischen Lösungsmittel erfolgt oder daß diese Reduktion in der organischen Lösung und die Rückextraktion, wie bekannt, mit einer wäßrigen Mineralsäurelösung vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Zink in einer Menge zusetzt, die zweiwertiges Chrom in einer den stöchiometrischen Bedarf für die Reduktion des ganzen anwesenden Europiums überschreitenden Menge ergibt.
  3. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zinkamalgam mit einem Gehalt von etwa 0,5 Gewichtsprozent an Quecksilber verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ester in Toluol als Lösungsmittel in einer Formalität von 0,01 bis 1,5 verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als saurer Ester Di-(2-äthylhexyl)-o-Phosphorsäure oder 2-Athylhexylhydrogenphenylphosphonsäure oder n-Octylhydrogenchlormethylphosphonsäure verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die organische als auch die wäßrige Lösung vor dem Zusammenbringen durch Spülen mit Stickstoff oder einem anderen inerten Gas von allem Sauerstoff befreit werden und der Extraktionsvorgang in einer Atmosphäre des inerten Gases durchgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Angew. Chemie, 62. Jahrgang (1950), Nr. 16, S. 376; J. of Inorg. and Nuclear Chemistry, 4 (1957), S. 334, und 7 (1958), S. 276.
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