UA140690U - Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів - Google Patents

Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів Download PDF

Info

Publication number
UA140690U
UA140690U UAU201908225U UAU201908225U UA140690U UA 140690 U UA140690 U UA 140690U UA U201908225 U UAU201908225 U UA U201908225U UA U201908225 U UAU201908225 U UA U201908225U UA 140690 U UA140690 U UA 140690U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
extraction
aqueous solutions
extractant
cerium
solid extractant
Prior art date
Application number
UAU201908225U
Other languages
English (en)
Inventor
Алла Петрівна Краснопьорова
Галина Дмитрівна Юхно
Наталя Віталіївна Єфімова
Катерина Юріївна Брильова
Андрій Богданович Драпайло
Віталій Іванович Кальченко
Вадим Юрієвич Коровін
Олександр Володимирович Зонтов
Лариса Володимирівна Зонтова
Original Assignee
Харківський Національний Університет Імені В.Н. Каразіна
Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Харківський Національний Університет Імені В.Н. Каразіна, Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина filed Critical Харківський Національний Університет Імені В.Н. Каразіна
Priority to UAU201908225U priority Critical patent/UA140690U/uk
Publication of UA140690U publication Critical patent/UA140690U/uk

Links

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів містить поруватий співполімер дивінілбензену та стирену, імпрегнований органічним лігандом, причому як органічний ліганд використано тіакаліксаренфосфіноксид 5,11,17,23-тетракіс(трет-бутил)-25,26,27,28-дибутилфосфоноїлметилокси)тіакалікс[4]арену формули , при цьому його концентрація складає 8-10 % від маси співполімеру.

Description

Корисна модель належить до галузі аналітичної хімії, а саме до галузі сорбційних матеріалів для вилучення церію з водних розчинів, та може бути використана в гідрометалургійному добуванні церію, галузі обробки радіоактивних водних середовищ для вилучення та концентрування радіоактивного ізотопу "Се із водних середовищ.
Одним із найважливіших показників будь-якої економіки є споживання країною рідкоземельних елементів (РЗЕ), в тому числі церію, у різних сферах. Рідкоземельні метали (РЗМ) завдяки своїм унікальним властивостям, є основними необхідними матеріалами для розвитку високотехнологічних галузей, таких як космонавтика, атомна промисловість, радіоелектроніка. Попит на рідкоземельну продукцію зростає з кожним роком, на сьогоднішній день є дефіцит РЗЕ. Враховуючи специфічність групи РЗЕ та їх близькі хімічні властивості, виділення їх із водних розчинів представляє собою складну задачу. Ці фактори сприяють значній увазі до проблеми розвитку ефективних методів вилучення іонів рідкоземельних металів з водних розчинів.
Протягом багатьох років основними методами виділення, очищення та концентрування РЗН була переважно рідинна екстракція. Екстракційні методи широко використовуються в гідрометалургії та в технології одержання рідкоземельних металів. Однак для рідинної екстракції характерний ряд недоліків. По-перше, рідкий екстрагент, розчинений в ароматичних або граничних вуглеводнях, не може бути використаний для виділення металу з розчинів, що містять суспензії, або з високомінералізованих пульп. По-друге, частина органічного розчинника і, можливо, частина екстрагента переходять у водну фазу, посилюючи забруднення стічних вод і погіршуючи екологію навколишнього середовища. По-третє, ємність екстрагента лімітується розчинністю комплексу металу в органічному розчиннику. Крім цього використовувані в рідинній екстракції реагенти, як правило, належать до пожежонебезпечних матеріалів, робота з якими вимагає спеціальних умов.
З метою усунення вказаних недоліків здійснюють витяг рідкоземельних металів з розчинів шляхом екстракції їх твердими екстрагентами (ТВЕКсСами) |зоїїй роїІутегіс ехігасіапів (ТМЕХ): зупіпевзів5, ехігасіоп спагасієгігайоп апа арріїсайопв Тог теїа! ехігасіюп ргосе55 / М. Когоміп, Ми. зпевзіак, Ми. Родогеїом, 9.-І. Сопіпа // Боїмепі Ехігасіюп апа ГГідцід Метбгапев: Гипдатепіа!5 апа
Арріїсайопбе іп Мем МаїегіаІє5. Гопдоп-Мемж/ Мої: САС Ргевз5, 2008. - Р. 261-301|. Перевагою
Зо використання ТВЕКСІів є висока ємність, характерна для екстрагентів, та простота оформлення технологічного процесу вилучення іонів металів, характерна для сорбентів.
Відомий твердий екстрагент для вилучення металів лантаноїдної і актиноїдної груп, що містить готову матрицю з полісорбу та імпрегновану в неї суміш ді-(2-етилгексил)-фосфорної кислоти (Д2ЕГФК) і трибутилфосфату (ТБФ) |Дедов В.Б., Трухляев П.С., Калиниченко Б.С.,
Швецов И.К. Некоторне характеристики ТВЗ3КСов Д2ЗГФК и ТБФ, // Радиохимия", 1986. - Мо 5. -
С. 627-631). Твердий екстрагент використовують у формі гранул діаметром 0,25-0,5 мм.
До недоліків відомого екстрагента слід віднести його невелику обмінну ємність та обмежене промислове використання внаслідок незначного діаметру гранул полісорбу.
Відомий твердий екстрагент для вилучення скандію з скандійвмісних розчинів |Патент РФ Мо 2417267, С228 59/00), що містить стирендивінілбензен, ді-2-етилгексиловий ефір фосфорної кислоти (Д2ЕГФК), динітрил азодізомасляної кислоти та амінометилфосфорну кислоту.
Твердий екстрагент використовують у формі гранул діаметром 0,6-0,8 мм.
Недоліком відомого екстрагенту є, по-перше, використання готового полімеру, що відповідає за внутрішню архітектуру ТВЕКС, а саме за кількість і розмір осередків полімеру, в кінцевому рахунку, за обмінну ємність і селективність; по-друге, додаткове введення до складу вихідної суміші амінометилфосфорної кислоти і операція продавлювання реакційної маси через сито ускладнюють процес.
Відомий твердий екстрагент для вилучення церію з водних розчинів, що містить поруватий співполімер дивінілбензену та стирену, імпрегнований екстрагентом трибутилфосфатом (ТБФ)
ІА.с. СРСР Мо 476279, СОВЕ 1/841.
Основним недоліком відомого твердого екстрагенту є низька стабільність комплексів ТБФ з лантаноїдами, і, як наслідок, недостатньо висока ефективність ТВЕКС-ТБФ в процесах вилучення металів лантаноїдів з водних розчинів.
Відомий твердий екстрагент для вилучення урану з водних розчинів, що містить поруватий співполімер дивінілбензену та стирену, імпрегнований 5,11,17,23-тетракіс- (дипропілфосфіноїлметил)-25,26,27 28-тетрапропоксикаліксІЧареном (патент України Мо 73461, сет 9/041.
Застосування відомого твердого екстрагента для вилучення іонів рідкоземельних елементів ряду лантаноїдів з водних розчинів не дало задовільного результату (ступінь вилучення бо становила менше 80 95).
Як найближчий аналог за кількістю загальних ознак нами було вибрано останній з наведених аналогів.
В основу корисної моделі поставлено задачу розширення асортименту твердих екстрагентів для вилучення іонів церію з водних розчинів, які мають коефіцієнт вилучення не менше 90 95.
Згідно з корисною моделлю, твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів містить поруватий співполімер дивінілбензену та стирену, імпрегнований органічним лігандом. Згідно з корисною моделлю, як органічний ліганд використаний тіакаліксаренфосфіноксид 5,11,17,23-тетракіс(трет-бутил)-25,26,27,28- дибутилфосфоноїлметилокси)тіакаліксІ4Іарену формули
М у ву 8 Ка ох о оо що ул р р С РА-Ви-п п-Ви / р М, - -Р -У-Ви-п пре 27 вия ох
Ви-п
Ви-п при цьому його концентрація складає 8-10 95 від маси співполімеру.
Завдяки кооперативному ефекту атомів кисню Р-О-, Аг- О- груп і атомів сірки тіакаліксарен- фосфіноксиди по екстракційній здатності майже на три порядки перевершують монодентантні триалкілфосфіноксиди, які використовують в промисловому процесі переробки відпрацьованого ядерного палива (КнагснепкКо 5., Огараїйо А., ЗпізнКіпа 5. евї аї. / У.5иргатої. Спет. - 2014. - 26,
Мое10/12. - Р. 864-872.
В ході досліджень було встановлено, що імпрегнування до основи твердого екстрагента (співполімеру з дивінілбензену та стирену) органічного ліганду - 5,11,17,23-тетракіс(трет-бутил)- 25,26,27,28-дибутилфосфоноїлметилокси)тіакалікс(арену (ТКА-Фосфіноксиду) забезпечує високі показники екстракції твердого екстрагенту.
Було встановлено, що оптимальний вміст органічного ліганду ТКА-Фосфіноксиду у твердому екстрагенті мас становити 8-10 95 від маси співполімеру для максимально повного вилучення іонів рідкоземельних елементів ряду лантаноїдів з водних розчинів.
При вмісті органічного ліганду ТКА-Фосфіноксиду у твердому екстрагенті менше за 8 95 зменшується ефективність вилучення, а при збільшенні місту ТКА-Фосфіноксиду суттєвого збільшення ефективності вилучення не спостерігається.
В таблиці наведено характеристики вилучення іонів Сез з водного розчину твердим
Зо екстрагентом, що заявляється, в інтервалі значень рН-:2-8
Таблиця
Н ємність, г/кг |вилучення, 9»5| ємність, г/кг Івилучення, 95| ємність, г/кг | вилучення, 95 6 | 7102 | 75 | 7176 | 90 | 178 | 9 8 | 7105 | 82 | 7180 | 96 | 180 | 96
Спосіб одержання твердого екстрагенту (з вмістом модифікатора 8 мас. 95) полягає в наступному.
Поруватий співполімер дивінілбензену та стирену масою 5,0 г поміщають у скляну круглодонну колбу на 50 см3 та додають розчин ТКА-Фосфіноксиду в нелегкому, водонерозчинному полярному мета-нітробензотрифторі (м-НБТФ) об'ємом 15,0 см3 розчиненому в ацетоні об'ємом 15,0 см3. Суспензію перемішують при кімнатній температурі протягом 30 хвилин, далі витримують під зниженим тиском в 1,6 кПа при 30 "С протягом З годин для повного видалення ацетону. По завершенні отримують ТВЕКС-ТКА-Фосфіноксид у вигляді білих гранул. Вміст ТКА Фосфіноксиду складає 5-10 мас. 95.
Спосіб вилучення іонів церію з водних розчинів, які їх містять, полягає у статичному контакті водного розчину з твердим екстрагентом протягом деякого часу з подальшим видаленням твердого екстрагенту та пропусканні водного розчину через шар твердого екстрагенту, поміщеного в колонку.
Реалізація корисної моделі демонструється наступними прикладами.
Приклад 1. Вилучення іонів церію (Ії) з модельного водного розчину у статичних умовах методом обмеженого об'єму при кімнатній температурі.
Для приготування модельних розчинів використовують гексагідрат нітрату церію(ІІ) марки "ОСЧ" - безбарвні кристали, які розчиняються у воді. Розчини готують гравіметричним методом з концентрацією церію!) 20,5 мг/дм. Контроль кислотності розчинів здійснюють за допомогою рН-метру і регулюють шляхом добавок розчинів НМОз і Маон.
Відібрану наважку 0,05 г ТВЕКС-ТКА-Фосфіноксиду заливають 50 см3 розчину нітрату церію (ІІ) із заданим рН.
Контактування розчину церію (І) з ТВЕКСом проводять в закритій колбі в умовах, які забезпечують досягнення сорбційної рівноваги: на ультразвуковій мийці при кімнатній температурі. Тверду фазу відділяють від водної шляхом фільтрації для подальшого визначення залишкової концентрації іонів Сес(І) у водній фазі. Вихідну і рівноважну концентрацію церію!) визначають за допомогою атомно-емісійного спектрометра з індуктивно зв'язаною плазмою
Оріїта 4300 Режіп ЕІтег. Визначають залишкову концентрацію церію та розраховують характеристики сорбції (див. табл. 1). Втрата екстрагента за 20 циклів сорбція - десорбція менше 0,1 бо.
Приклад 2. Вилучення іонів церію із модельного розчину на основі дистильованої води у
Зо динамічному режимі при кімнатній температурі.
В скляну колонку діаметром 1 см поміщають 1 г твердого екстрагенту (ТВЕКО-ТКА-
Фосфіноксид), висота шару сорбенту в колонці становить 3,5 см. Пропускають 50 см3 розчину церію(І) через колонку зі швидкістю 2 см3 за хвилину. Визначають залишкову концентрацію церіюц(І!) в розчинах, які пройшли через колонку. Ступінь вилучення іонів церію(ІІї) в динамічних умовах складає 85 965.
Як видно з опису матеріалів заявки та даних таблиці, твердий екстрагент для вилучення іонів рідкоземельних елементів ряду лантаноїдів з водних розчинів, що заявляється, зручний при підготовці до роботи та при використанні, забезпечує можливість очищення водних розчинів з високою ефективністю на рівні 80-90 95 в широкому інтервалі значень рнН--4-8.
Корисна модель може бути використана в гідрометалургійній промисловості, а також для вилучення та концентрування радісактивних ізотопів (зокрема """Се) із водних середовищ.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ
    45 Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів, що містить поруватий співполімер дивінілбензену та стирену, імпрегнований органічним лігандом, який відрізняється тим, що як органічний ліганд використано тіакаліксаренфосфіноксид 5,11,17,23-тетракіс(трет- бутил)-25,26,27 28-дибутилфосфоноїлметилокси)тіакалікс(арену формули в 5 СКУ КК о о 00 уд х Мч - РА Ви-п п-Ви / М, п-Ви ок »АРгоВит Ви-п о х Ви-п Ви-п при цьому його концентрація складає 8-10 95 від маси співполімеру.
UAU201908225U 2019-07-15 2019-07-15 Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів UA140690U (uk)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201908225U UA140690U (uk) 2019-07-15 2019-07-15 Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201908225U UA140690U (uk) 2019-07-15 2019-07-15 Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA140690U true UA140690U (uk) 2020-03-10

Family

ID=70108907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU201908225U UA140690U (uk) 2019-07-15 2019-07-15 Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA140690U (uk)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vander Hoogerstraete et al. Highly efficient separation of rare earths from nickel and cobalt by solvent extraction with the ionic liquid trihexyl (tetradecyl) phosphonium nitrate: a process relevant to the recycling of rare earths from permanent magnets and nickel metal hydride batteries
AU2015361917B2 (en) Use of amino group-containing neutral phosphine extraction agent for extraction and separation of thorium, and method
Hu et al. Size-selective separation of rare earth elements using functionalized mesoporous silica materials
Fontana et al. Separation of middle rare earths by solvent extraction using 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester as an extractant
Helaly et al. Extraction of cerium (IV) using tributyl phosphate impregnated resin from nitric acid medium
Liao et al. Adsorption-extraction mechanism of heavy rare earth by Cyanex272-P507 impregnated resin
Wu et al. Study on selective separation of cesium from high level liquid waste using a macroporous silica-based supramolecular recognition absorbent
WO2016090809A1 (zh) 含氨基中性膦萃取剂用于萃取分离四价铈的用途和方法
Ma et al. A synergistic extraction strategy by Cyanex572 and Cyanex923 for Th (IV) separation
NAKASHIO et al. Extraction equilibria of copper and zinc with alkylphosphonic acid monoester
Moody et al. Inorganic ion exchange in organic and aqueous-organic solvents. A review
CN108085491A (zh) 一种中性膦萃取剂用于萃取分离钍的方法
Yaftian et al. Solvent extraction of thorium (IV) and europium (III) ions by diphenyl-N, N-dimethylcarbamoylmethylphosphine oxide from aqueous nitrate media
CN105944658A (zh) 一种颗粒态除铯无机离子吸附剂的制备方法及产品与应用
CN105617982B (zh) 一种去除放射性水中110mAg的无机吸附剂及其制备方法
Rychkov et al. Recovery of rare earth elements from uranium leach liquors by adsorption with diglycolamic acid ligands and ionic liquids
UA140690U (uk) Твердий екстрагент для вилучення іонів церію з водних розчинів
Araki et al. Lanthanide-imprinted resins prepared by surface template polymerization
CN110354798A (zh) 一种铈锆锌金属复合吸附剂及其制备方法与应用
IL267240A (en) Mesophoric organic material, especially useful for uranium extraction (vi) from an aqueous environment that includes phosphoric acid, and uses
Alexandratos et al. A mechanism for enhancing ionic accessibility into selective ion exchange resins
JP7066091B2 (ja) 希土類元素及び/又はアクチノイドの吸着材、それを用いた希土類元素及び/又はアクチノイドの回収方法並びにそれを用いたスカンジウム又はアクチノイドの分離方法
Troshkina et al. Metal sorption by materials with a mobile phase of extractants
Li et al. Dialkyl phosphinic acids: Synthesis and applications as extractant for nickel and cobalt separation
US5256383A (en) Process for the separation of actinides from lanthanides by the selective extraction of the actinides in an organic solvent incorporating a propane diamide