Способ извлечения ионов церия (IV) Российский патент 2024 года по МПК C22B3/32 

Изобретение относится к экстракционным способам извлечения церия (IV) из техногенных отходов, может быть использовано при переработке церий-содержащих руд или промышленных отходов, содержащих церий.

Известен способ извлечения церия [Пат. 2530081] методом экстракции раствором 2-метил-8,9-дигидро[1,2,4]триазоло[1,5-α]хиназолин-6(7H)-она в метиленхлориде из сульфатных сред, при этом степень извлечения достигает почти 90% (при времени контакта фаз - 15 минут).

Также известен способ извлечения церия [Пат. 2441087] экстракционной смесью, состоящей из олеиновой кислоты и керосина при соотношении объема органической фазы к объему водной фазы (О:В) 1:10 в две стадии. Недостатком способа является его многостадийность, а также использование легковоспламеняющегося керосина в качестве разбавителя экстрагента.

Схожий способ извлечения церия [Пат. 2320738] основан на использовании в качестве экстрагента раствора нафтеновой кислоты в о-ксилоле в присутствии хлорида калия в исходном растворе (до концентрации 0,2 моль/л), при этом степень извлечения церия достигает 80%. Недостатком метода является невысокий коэффициент извлечения и использование в технологии извлечения о-ксилола с низкой температурой вспышки.

Общим недостатком для описанных способов является использование токсичных и легковоспламеняющихся жидкостей в качестве разбавителей.

Заявленное изобретение предназначено для расширения списка экстракционных смесей, используемых для извлечения церия.

Технический результат - повышение эффективности ионов извлечения церия (IV) без использования экстракционных смесей, содержащих токсичные и легковоспламеняющиеся вещества, а также упрощение процесса отделения водной фазы от органической по окончании экстракции.

Указанный результат достигается тем, что в предлагаемом способе азотнокислый раствор ионов церия (IV) (содержание HNO₃ 10%) экстрагируют смесью парафина и трибутилфосфата (ТБФ) при температуре выше 60°С при соотношении объема О:В=1:10.

Для экстракции используют смесь парафин + ТБФ в соотношении от 2:8 до 8:2, остаточная концентрация церия не более 1,5 мг/л.

Способ извлечения ионов церия (IV) осуществляется следующим образом: подкисленный азотной кислотой раствор, содержащий ионы церия (IV) помещается в реактор (фиг. 1), обогреваемый рубашкой, по которой циркулирует нагретая вода, прибавляется легкоплавкая экстракционная смесь в соотношении О:В=1:10. В качестве экстрагента используется смесь парафина марки П-2 и трибутилфосфата (содержание ТБФ от 20% до 80%). После полного перехода экстрагента в жидкую фазу (температуры плавления экстракционных смесей указаны в таблице 1) экстракцию ведут при постоянном перемешивании в течение 20 минут. По окончании экстракции температура воды в рубашке понижается, раствор после экстракции отделяют сливанием по завершению затвердевания органической фазы. Контроль за содержанием церия осуществляется фотометрическим методом с Арсеназо III. На фиг. 1 представлена схема термостатирующего реактора для экстракции легкоплавким экстрагентом на основе парафина и ТБФ

Таблица 1 - Температуры плавления экстракционных смесей Содержание парафина П-2, масс. % Содержание ТБФ, масс. % Т_пл, °С 100 0 56,0 90 10 55,0 80 20 53,0 70 30 53,0 60 40 52,0 50 50 51,0 40 60 50,0 30 70 49,5 20 80 49,5 10 90 47,0

Пример исполнения 1: Азотнокислый раствор, содержащий ионы церия (IV) в концентрации 140 мг/л и [NO₃^-]=2 моль/л экстрагируют легкоплавкой смесью с соотношением парафин:ТБФ (масс. %) 4:6, при соотношении О:В=1:10 при температуре 60°С в течение 20 минут при интенсивном перемешивании.

Способ обеспечивает извлечение церия со степенью 98% до остаточной концентрации ионов Ce⁴⁺ менее 0,5 мг/л.

Пример исполнения 2: Азотнокислый раствор, содержащий ионы церия (IV) в концентрации 100 мг/л и [NO₃^-]=2 моль/л экстрагируют легкоплавкой смесью с соотношением парафин:ТБФ (масс. %) 6:4, при соотношении О:В 1:10 при температуре 55°С в течение 20 минут при интенсивном перемешивании.

Способ обеспечивает извлечение церия со степенью ~99% до остаточной концентрации ионов Ce⁴⁺ менее 0,3 мг/л.

Данные по степени извлечения церия предлагаемым способом в зависимости от соотношения компонентов в легкоплавком экстрагенте приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты экстракции в зависимости от соотношения компонентов в экстракционной смеси Состав экстрагента, масс. % Объем водн. фазы, Vводн., мл Масса экстрагента, mэкстр., г Соотношение фаз (О:В) Коэффициент распределения D Степени извлечения R, % Парафин ТБФ 100 0 20 2 1:10 36,3 78,4 90 10 20 2 1:10 74,1 88,1 80 20 20 2 1:10 82,7 89,2 70 30 20 2 1:10 102,7 91,1 60 40 20 2 1:10 915,4 98,9 50 50 20 2 1:10 175,0 94,6 40 60 20 2 1:10 170,5 94,5 30 70 20 2 1:10 144,2 93,5 20 80 20 2 1:10 920,4 98,9 10 90 20 2 1:10 144,2 93,5 0 100 20 2 1:10 19,8 66,5

Из таблицы 2 следует, что использование экстрагента с содержанием ТБФ 60% обеспечивает высокую степень извлечения при небольшом расходе легкоплавкого экстрагента.

Изобретение относится к способам извлечения ионов церия (IV) из растворов техногенного и природного происхождения. Ионы церия (IV) извлекают из азотнокислых растворов природного и техногенного происхождения путем экстракции расплавом смеси парафина и трибутилфосфата, представляющим собой легкоплавкую смесь, затвердевающую по окончании экстракции. При этом экстракцию осуществляют при температуре 80°С при интенсивном перемешивании в течение 20 минут при соотношении объема органической фазы к объему водной фазы 1:10. Изобретение обеспечивает повышение эффективности ионов извлечения церия (IV) без использования экстракционных смесей, содержащих токсичные и легковоспламеняющиеся вещества, а также упрощение процесса отделения водной фазы от органической по окончании экстракции. 1 ил., 2 табл., 2 пр.

Способ извлечения ионов церия (IV) из азотнокислых растворов природного и техногенного происхождения путем экстракции расплавом смеси парафина и трибутилфосфата, отличающийся тем, что расплав смеси парафина и трибутилфосфата представляет собой легкоплавкую смесь, затвердевающую по окончании экстракции, при этом экстракцию осуществляют при температуре 80°С при интенсивном перемешивании в течение 20 минут при соотношении объема органической фазы к объему водной фазы 1:10.