СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭРБИЯ (III) ЭКСТРАКЦИЕЙ Российский патент 2017 года по МПК C22B59/00 C22B3/26 

Описание патента на изобретение RU2624269C1

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 экстракции.

Известен способ извлечения тория (IV) экстракцией, в котором в качестве экстрагента использовали трибутилфосфат ТБФ (В.Г. Майоров, А.И. Николаев, В.К. Копков, Л.А. Сафонова, Г.В. Короткова. Выделение тория (IV) при утилизации растворов солянокислотного вскрытия перовскита. Журнал прикладной химии. 2004. Т. 77. Вып. 5. С. 715-719). Максимальное извлечение (84%) происходит при соотношении органической и водной фазы 3:1.

Недостатками способа являются не полное извлечение тория из раствора и зависимость эффективности процесса от соотношения органической и водной фаз.

Известен способ извлечения кобальта в виде цианидных комплексов флотоэкстракцией (Walkowiak W. Ion flotation and solvent sublation of cobalt cyanides // J. Chem. Biotechnol. 1980. V. 30. P. 611-619). Извлечение проводили из водных растворов с использованием цетилпиридиний хлорида. Изооктиловый спирт использовался в качестве органической фазы.

Недостатками способа являются длительность процесса, сложный состав извлекаемых комплексов и недостаточно полное извлечение кобальта.

Известен способ извлечения иттрия методом флотоэкстракции из азотнокислых растворов с применением в качестве поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия, а в качестве органической фазы изооктилового спирта (О.Л. Лобачева, Д.Э. Чиркст, Джевага Н.В. Флотоэкстракция ионов иттрия из разбавленных водных растворов с применением додецилсульфата натрия // Журнал прикладной химии. 2012. Т. 85. Вып. 8. С. 1208-1213). Соотношение органической и водной фаз составляет 1:40. Степень извлечения иттрия достигает 98% при pH=7,2-7,4.

Недостатками способа являются низкая степень извлечения иттрия из кислых растворов и невозможность их извлечения при pH<5,0.

Известен способ извлечения лантана из водных растворов флотоэкстракцией (Патент RU 2411188, опубл. 10.02.2011). В качестве поверхностно-активного вещества использовали бис-(алкилполиоксиэтилен) фосфат калия. Извлечение лантана вели при pH=1,0 и pH=10,0.

Недостатком способа являются возможность проведения процесса в сильнокислых или сильнощелочных растворах, образование большого количества пены, не полное извлечение лантана.

Известен способ извлечения церия (III) экстракцией олеиновой кислотой (Д.Э. Чиркст, Т.Е. Литвинова, В.С. Старшинова, Г.С. Рощин. Экстракция церия (III) олеиновой кислотой из нитратных сред // Журнал прикладной химии. 2007. Т. 80. Вып. 2. С. 187-190), принятый за прототип. Концентрация экстрагента равнялась 0,5 моль/л. Коэффициент распределения церия (III) при экстракции олеиновой кислотой в интервале pH 3-5 возрастает от 1 до 100, при pH=5,5 коэффициент распределения достигает величины 235.

Недостатками способа являются низкое извлечение церия (III) при pH<5 и зависимость от концентрации экстрагента.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения солей эрбия (III) в интервале pH 3,0-6,0.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения эрбия (III) экстракцией, включающем использование в качестве экстрагента изооктилового спирта, сольват транспортируется через водную в органическую фазу в виде додецилсульфата эрбия, и в качестве поверхностно-активного вещества анионного типа используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

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

где Er+3 - катион эрбия (III),

C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия,

Er[C12H25OSO3]3 - сольват.

При этом экстракцию осуществляют при pH от 3,0 до 6,0,

Способ поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - зависимость коэффициентов распределения катионов эрбия (III) от pH водной фазы растворов солей.

Способ осуществляют следующим образом. Используют 200 мл водного раствора нитрата эрбия (III) с концентрацией катионов эрбия (III) 0,001 моль/л. Добавляют к раствору додецилсульфат натрия в виде порошка массой 0,1728 г, перемешивают, затем добавляют изооктиловый спирт и осуществляют процесс экстракции в течение 30 мин при значении pH от 3,0 до 6,0. Затем, после разделения фаз, водную фазу анализируют фотометрическим методом на содержание катионов эрбия (III). Методом инфракрасной спектроскопии определяют форму экстрагируемых солей в органической фазе - изооктиловом спирте.

Использование в качестве экстрагента изооктилового спирта и ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает значительное увеличение степени извлечения солей эрбия (III) при экстракции в интервале pH от 3,0 до 6,0. В растворе катионы эрбия (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 νO-H, а также отсутствие растворения додецилсульфата натрия в неполярных растворителях.

Параметром извлечения солей эрбия (III) является коэффициент распределения Кр. Величину Кр извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации катиона эрбия (III) - [Er+3] в органической фазе к концентрации [Er+3] в водной фазе соответственно формуле: К=[Er+3]org/[Er+3]aq.

Величина коэффициента распределения катионов эрбия (III) между водной и органической фазами достигает величины 120-160. Осуществление экстракции при pH=3,0-6,0 обеспечивает увеличение степени извлечения эрбия до 99% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия (установлено экспериментально).

Способ поясняется примером. Процесс экстракции осуществляют в лабораторной модели экстрактора со скоростью оборотов мешалки около 700 об/мин. К 200 мл раствора нитрата эрбия (III) концентрацией 0,001 моль/л добавляют ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в количестве, соответствующем стехиометрии реакции, и экстрагент - изооктиловый спирт C8H18O. Использование в качестве органической фазы изооктилового спирта C8H18O обеспечивает возможность извлечения катионов эрбия (III) в составе сольватов с додецилсульфатом натрия.

pH раствора доводят до 3,0-6,0. Раствор переливают в экстрактор, добавляют 5 мл органической фазы изооктилового спирта и экстрагируют в течение 30 мин. В процессе экстракции происходит образование сольвата и его растворение в изооктиловом спирте. После экстракции экстракт переливают в делительные воронки объемом 0,25 л. и оставляют при комнатной температуре для расслаивания фаз в течение 3 суток. Полученные фазы анализируют на содержание катионов эрбия (III) (фиг. 1).

Таким образом, способ позволяет получить 99% извлечения катионов эрбия (III) из водного раствора его солей.

Похожие патенты RU2624269C1

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 СОЛЕЙ ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2015
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2616748C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ САМАРИЯ (III) 2011
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2481141C1
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 ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ 2014
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Берлинский Игорь Вячеславович
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Хрускин Станислав Владимирович
RU2584626C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИТТРИЯ (III) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ 2011
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2478724C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕРИЯ ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ 2011
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
RU2456359C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТЕРБИЯ (III) ИЗ ВОДНО-СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ 2014
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Литвинова Татьяна Сергеевна
RU2567634C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ La (III) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА НИТРАТА ЛАНТАНА (III), ПОЛУЧЕННОГО ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ МОНАЦИТА 2021
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2760693C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 624 269 C1

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭРБИЯ (III) ЭКСТРАКЦИЕЙ

Изобретение относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов, в частности к получению редкоземельных металлов (РЗМ) из бедного или техногенного сырья с помощью экстракции. Способ извлечения солей эрбия (III) включает экстракцию с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта. Эрбий транспортируется через водную в органическую фазу в виде сольвата додецилсульфата эрбия (III). Используют поверхностно-активное вещество анионного типа додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции получения Er[C12H25OSO3]3. Экстракцию осуществляют при pH=3,0-6,0, что позволяет достигнуть 99% извлечения солей эрбия (III) из водных растворов. Техническим результатом является увеличение степени извлечения эрбия. 1 ил., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 624 269 C1

Способ извлечения эрбия (III) из раствора экстракцией, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта при рН от 3,0 до 6,0 в присутствии додецилсульфата натрия в качестве поверхностно-активного вещества анионного типа для транспортирования эрбия (III) в виде сольвата додецилсульфата эрбия через водную в органическую фазу, при этом додецилсульфат натрия используют в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

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

где Er+3 - катион эрбия (III),

C12H25OSO3Na - додецилсульфат натрия,

Er[C12H25OSO3]3 – сольват додецилсульфата эрбия.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2624269C1

СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИТТРИЯ (III), ЦЕРИЯ (III) И ЭРБИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2010
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
  • Луцкий Денис Сергеевич
  • Луцкая Вероника Александровна
  • Жуков Станислав Викторович
  • Черемисина Ольга Владимировна
RU2441087C1
СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 1997
  • Воропанова Л.А.
  • Величко Л.Н.
RU2112067C1
СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2006
  • Федулова Таисия Тимофеевна
  • Селивановский Андрей Константинович
  • Косынкин Валерий Дмитриевич
  • Шаталов Валентин Васильевич
  • Анисимова Марина Юрьевна
  • Богатырев Владимир Александрович
  • Кардаполов Александр Викторович
  • Плотников Леонид Александрович
  • Смирнов Алексей Георгиевич
  • Филиппов Владимир Борисович
  • Черемных Геннадий Сергеевич
  • Штуца Михаил Георгиевич
RU2319666C2
RU 93051055 А, 27.09.1996
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Гидроцилиндр 1983
  • Тихомиров Александр Андреевич
SU1071828A1
US 5639433 A, 17.06.1997
US 5015447 A, 14.05.1991
Приспособление к уточно-перемоточным машинам для получения резервной намотки 1956
  • Моисеенко М.И.
SU104366A1

RU 2 624 269 C1

Авторы

Лобачева Ольга Леонидовна

Джевага Наталья Владимировна

Даты

2017-07-03Публикация

2016-09-06Подача