СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЛЕЙ ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2017 года по МПК C22B59/00 C22B3/26 C01F17/00 

Описание патента на изобретение RU2616748C1

Изобретение 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 извлечения ионов церия (III) методом жидкостной экстракции, где в качестве экстрагента использовали олеиновую кислоту (Д.Э. Чиркст, Т.Е. Литвинова, B.C. Старшинова, Г.С. Рощин. Экстракция церия (III) олеиновой кислотой из нитратных сред // Журнал прикладной химии. 2007. Т. 80. Вып. 2. С. 187-190). Концентрация экстрагента равнялась 0,5 М. Коэффициент распределения церия (III) при экстракции олеиновой кислотой в интервале pH 3-5 возрастает от 1 до 100, при рН 5,5 извлечение максимально и коэффициент распределения равен 235.

Недостатками способа являются низкое значение извлечения катионов церия (III) при рН<5 и зависимость от концентрации экстрагента.

Известен способ извлечения катионов тория (IV) (В.Г. Майоров, А.И. Николаев. К экстракции тория (IV) трибутилфосфатом из растворов хлоридов натрия, кальция и алюминия // Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79. Вып. 7. С. 1207-1209) жидкостной экстракцией из раствора соляной кислоты концентрацией 1 М с применением в качестве экстрагента трибутилфосфата ТБФ при добавлении хлорида кальция (3,5 М), хлорида алюминия (2 М) или хлорида натрия (4 М). Степень извлечения ионов тория в присутствии хлорид-ионов в ряду NaCl<CaCl2<AlCl3 составила 0,5%; 40%; 60%.

Недостатками способа являются низкая степень извлечения катионов металла из раствора и необходимость присутствия в растворе хлорид-ионов.

Известен способ извлечения солей самария (III) (патент RU №2481141, опубл. 31.10.2011 г.) методом жидкостной экстракции из водных растворов органическим экстрагентом - изооктиловым спиртом, где в качестве ПАВ использовали лаурилсульфат натрия. Способ позволяет извлекать целевой компонент экстрагентом без использования разбавителя. Извлечение целесообразно проводить в интервале рН 3-6.

Недостатком способа является низкая степень извлечения катионов самария (III).

Известен способ извлечения нитратов лантаноидов (III) жидкостной экстракцией из азотнокислых растворов нафтенатом триалкилбензиламмония (А.К. Пяртман, А.А. Копырин, Д.А. Жихарев Экстракция нитратов лантаноидов (III) и иттрия (III) нафтенатом триалкилбензиламмония в толуоле // ЖПХ. 2003. Т. 76. Вып. 1. С. 57-61). Соотношение фаз составило 2:1. Лантаноиды извлекаются в органическую фазу в виде (R4N)2[Ln(NO3)3(RCOO)2]. Установлено, что в ряду лантан - лютеций извлечение снижается.

Недостатками способа являются необходимость поддержания кислотности раствора не более 4,0 и высокое соотношение объемов органической и водной фаз.

Известен способ извлечения катионов иттрия (III) (О.Л. Лобачева, Д.Э. Чиркст, Н.В. Джевага, Флотоэкстракция ионов иттрия из разбавленных водных растворов с применением додецилсульфата натрия // Журнал прикладной химии. 2012. Т. 85. Вып. 8. С. 1208-1213), принятый за прототип, с помощью метода флотоэкстракции из нитратных растворов с применением в качестве ПАВ додецилсульфата натрия, где в качестве органической фазы используют изооктиловый спирт. Соотношение водной и органической фаз составляет 40:1. В процессе флотоэкстракции сольват в виде додецилсульфата иттрия (III) транспортируют через водную в органическую фазу. Степень извлечения ионов иттрия возрастает от 25% при рН 5,3-5,5 до 98% при рН 7,2-7,4.

Недостатками способа являются низкая степень извлечения катионов металла из кислых растворов и невозможность их извлечения при рН<5,0.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения солей гольмия (III) в интервале рН от 3,0 до 6,0.

Технический результат достигается тем, что в качестве ПАВ анионного типа используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

Но+3+3C12H25OSO3Na=Ho[C12H25OSO3]3+3Na+,

где Но+3 - катион гольмия,

C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия,

Ho[C12H25OSO3]3 - сольват,

при этом жидкостную экстракцию осуществляют при рН 3,0-6,0 и сольват в виде додецилсульфата гольмия (III) транспортируют через водную в органическую фазу.

Способ поясняется следующим чертежом,

где на фиг. 1 - зависимость коэффициентов распределения катионов гольмия (III) от рН водной фазы растворов солей.

Использование в качестве экстрагента изооктилового спирта и ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает значительное увеличение степени извлечения солей гольмия (III) при жидкостной экстракции в интервале рН от 3,0 до 6,0. Додецилсульфат натрия сочетает в себе свойства собирателя и вспенивателя, нетоксичен, легко регенерируется. В растворе катионы гольмия (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 гольмия (III) в составе сольватов с додецилсульфатом натрия.

Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:

Но+3+3C12H25OSO3Na=Ho[C12H25OSO3]3+3Na+,

где Ho+3 - катион гольмия, C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия, Ho[C12H25OSO3]3 - сольват, позволяет увеличить степень извлечения солей гольмия (III) при жидкостной экстракции и уменьшить затраты додецилсульфата натрия. Параметром извлечения солей гольмия (III) является коэффициент распределения Кр. Величину Кр извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации катиона гольмия (III) - [Но+3] в органической фазе к концентрации [Но+3] в водной фазе соответственно формуле К=[Ho+3]org/[Ho+3]aq.

Величина коэффициента распределения катионов гольмия (III) между водной и органической фазами достигает величины 350-480. Осуществление жидкостной экстракции при рН от 3,0 до 6,0 обеспечивает увеличение степени извлечения гольмия до 99% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия (установлено экспериментально).

Способ осуществляют следующим образом. Использовали 200 мл водного раствора нитрата гольмия (III) с концентрацией катионов гольмия (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 гольмия (III) соответствовала стехиометрии реакции, а в качестве экстрагента - изооктиловый спирт C8H18O - 5 мл.

Способ поясняется примером. 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 гольмия (III), перемешивают, затем добавляют изооктиловый спирт и осуществляют процесс жидкостной экстракции в течение 30 мин при значении рН от 3,0 до 6,0. 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 гольмия (III). Методом инфракрасной спектроскопии определяли форму экстрагируемых солей в органической фазе - изооктиловом спирте.

На Фиг. 1 представлена зависимость коэффициентов распределения катионов гольмия (III) от рН водной фазы растворов солей при жидкостной экстракции с применением додецилсульфата натрия. Эксперимент показал, что при значении рН 4,0 извлечение катионов гольмия (III) достигает не менее 99%.

Таким образом, способ позволяет достигнуть увеличения степени извлечения катионов гольмия (III) из водного раствора его солей.

Похожие патенты RU2616748C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ Еu ИЗ ВОДНО-СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ 2013
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
  • Луцкий Денис Сергеевич
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
RU2548353C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭРБИЯ (III) ЭКСТРАКЦИЕЙ 2016
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2624269C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ САМАРИЯ (III) 2011
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2481141C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ НИТРАТНЫХ РАСТВОРОВ 2011
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2463370C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ 2014
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Берлинский Игорь Вячеславович
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Хрускин Станислав Владимирович
RU2584626C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ САМАРИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ ФАЗ 2013
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
RU2548836C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛАНТАНА(III) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ 2015
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
  • Черемисина Ольга Владимировна
RU2602112C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ La (III) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА НИТРАТА ЛАНТАНА (III), ПОЛУЧЕННОГО ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ МОНАЦИТА 2021
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2760693C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕРИЯ (III) ИЗ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ РАСТВОРОВ СЛОЖНОГО СОЛЕВОГО СОСТАВА 2023
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2824151C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЛЕЙ ПРАЗЕОДИМА (III) 2014
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Берлинский Игорь Вячеславович
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Шульгин Игорь Андреевич
RU2566790C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 616 748 C1

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЛЕЙ ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к способу извлечения солей гольмия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью метода жидкостной экстракции. Способ извлечения солей гольмия (III) включает жидкостную экстракцию с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта. Сольват в виде додецилсульфата гольмия (III) транспортируют через водную в органическую фазу. Используют ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Но+3+3C12H25OSO3Na=Ho[C12H25OSO3]3+3Na+, где Но+3 - катион гольмия, C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия, Ho[C12H25OSO3]3 - сольват додецилсульфата гольмия (III). Жидкостную экстракцию осуществляют при рН 3,0-6,0, что позволяет достигнуть 99% извлечения солей гольмия (III) из водных растворов. Техническим результатом является увеличение степени извлечения солей гольмия (III). 1 ил., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 616 748 C1

Способ извлечения солей гольмия (III) из водных растворов, включающий использование ПАВ анионного типа и жидкостную экстракцию с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта, при этом в качестве ПАВ анионного типа используют додецилсульфат натрия, который добавляют в водный раствор нитрата гольмия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

Но+3+3C12H25OSO3Na=Ho[C12H25OSO3]3+3Na+,

где Но+3 - катион гольмия,

C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия,

Ho[C12H25OSO3]3 - сольват додецилсульфата гольмия (III),

а затем осуществляют жидкостную экстракцию при рН 3,0-6,0 с транспортировкой сольвата додецилсульфата гольмия (III) через водную фазу в органическую фазу.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2616748C1

СПОСОБ ЦИНКОВАНИЯ ПОГРУЖЕНИЕМ СТАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ 2008
  • Баржон Стефан
  • Гренье Бенжамен
  • Д'Аллюэн Арно
RU2463379C2
Способ извлечения редкоземельных элементов из водных растворов 1989
  • Скрылев Лев Дмитриевич
  • Нилова Ольга Владимировна
  • Менчук Василий Васильевич
SU1691307A1
Рычажно-кулачковый механизм 1985
  • Матвеев Краснослав Карпович
SU1257334A1
JP 60000849 A, 05.01.1985
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИТТРИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1992
  • Чупринко Виталий Георгиевич[Ua]
  • Охапкин Александр Григорьевич[Ua]
  • Озерова Лидия Сергеевна[Ua]
  • Степанов Геннадий Аркадьевич[Ua]
  • Косынкин Валерий Дмитриевич[Ru]
  • Селивановский Андрей Константинович[Ru]
  • Федулова Таисия Тимофеевна[Ru]
  • Макаров Вячеслав Иванович[Ru]
  • Аржаткина Лидия Алексеевна[Ru]
RU2034070C1
US 4104358 А, 01.08.1978.

RU 2 616 748 C1

Авторы

Лобачева Ольга Леонидовна

Джевага Наталья Владимировна

Даты

2017-04-18Публикация

2015-11-10Подача