Способ разделения редкоземельных элементов Советский патент 1986 года по МПК B01J47/00 C01F17/00 

Изобретение относится к бионеорганической химии и может быть использовано для разделения редкоземельных элементов (РЗЭ), например, в аналитической химии.

Целью изобретения является осуществление процесса разделения на стадии сорбции, увеличение коэффициента разделения РЗЭ, снижение стоимости процесса разделения,

Сорбционное разделение РЗЭ проводят при рН 2-6 на обработанных минеральной кислотой при рН 1,8-2,4 ми- целиальных отходах производства антибиотиков, отношение характеристического размера циклической структуры молекул антибиотика которых к диаметру катиона РЗЭ равно 1,48-1,53.

При значениях рН равновесных растворов, меньших 2,0, наблюдается десрН

1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,2 2,,4 2,6

Относительная

устойчивость 0,43 0,64 0,95 0,97 1,0 0,98 0,96 0,7

Химическая устойчивость в диапазо не рН 1,8-2,4 имеет оптимальную вели чину. При значениях рН 1,8 мицели- альные отходы подвергаются значитель ной химической деструк1дии.

При значениях отношения характеристического размера циклической структуры молекул антибиотика к диаметру катиона РЗЭ, отличных от 1,48-1,53, по-видимому, нарушается стереоспеци- фичность взаимодействия циклических структур молекул антибиотика и ионов РЗЭ.

Феноксиметил- пенициллин Соляная

Серная

Азотная

Окситетрациклин Соляная

Серная

MS1,151,151,131,101,05

Ь211,271,251,231,191,13

И71,231,211,181,151,09

Ь-161,181,171,151,111,04

1,231,291,271,251,011,0

трукция мицелиальттьгх: отходов, при значениях рН, больших 6,0, возможно выпадение гидроокисей РЗЭ.

Повышение рН кислотной обработки вьпяе 2,4 приводит к снижению емкости мицелиальньк отходов. Нижняя граница значений рН обработки (рН 1,8) обусловлена химической устойчивостью ми- целиальных отходов.

Пример 1. Химическую устойчивость мицелиальных 0т :одов производства эритромицина в сернокислых растворах в зависимости от рН среды определяют при следующих условиях: масса образца 0,5 г, объем раствора 200 мл, продолжительность контакта при постоянном перемешивании 2 ч.

Влияние рН раствора на химическую устойчивость мицелиальных отходов.

0

35

Пример2. В статическом режиме при соотношении 1 г мицелиальных отходов к л раствора определено влияние рН обработки растворами минеральных кислот на емкость мицелиаль- ных отходов по РЗЭ (табл. 1). Продолжительность контакта 2 ч. Сорбция проведена при рН 6 из сернокислого раствора.

Увеличение емкости мицелиальных отходов в зависимости от рН обработки приведено в табл. 1 (за единицу принята емкость без кислотной обработки),

Таблица 1

Для мицелиальных отходов всех рассмотренных типов обнаружено повышение емкости после кислотной обработки тем 25 большее, чем меньше значение рН обрабатывающего раствора. Однако нижняя граница значений рН обработки (рН1,8) обусловлена химической устойчивостью мицелиальных отходов.30

ПримерЗ. В статических условиях в одну стадию проведено разделение церия, гадолиния и эрбия мицели- альными отходами различного типа, обработанными раствором серной кислоты при рН 2. Концентрация РЗЭ в исходных

Фекохсиметилпеннцняпяя4,7 6,5 3,9 5,2 0,82 0,8 2,60-2,7821,27-1,36

Окснтетрааиклнн3,8 . 11,1 10,5 13 2,8 1,2

1,48

1,53

2,782 1,36 1,48 1,64 Лннкомнцин 17,1 72 57 72 0,33 1,0 2,781-2,883 1,36-1,41 1,48-1,53 1,64-1,70 Эритромицин 0,40 0,88 1,1 1,1 2,7 1,2 3,08 1,51 1,64 1,81

Продолжение табл.1

сернокисльк раст ворах равняется 5 г/л. Соотношение массы мицелиальных отходов и объема раствора составляет 3 г: 1000 мл, продолжительность сорб- ции 2ч.

В табл. 2 представлены значения характеристических размеров X полосте циклических структур молекул антибио- тиков, при производстве которых получены указанные типы мицелиальных отходов и отношения характеристических размеров X к диаметрам ионов церия, гадолиния и эрбия 2 г.

Таблице 2

1,48

1,53

Результаты, представленные ь табл. 2, показывают, что наибольшей селективностью по отношению к конкретному представителю ряда редкоземешь- ных элементов обладают мицелиальные отходы, полученные при производстве антибиотика, характеристический размер циклической структуры молекулы которого относится к диаметру иона .редкоземельного элемента как (1,48- 1,53):1. TaKj например, отходы производства линкомицина весьма селективно сорбируют гадолиний на фоне равных концентраций церия и эрбия (коэффициенты разделения в зависимости от рН среды составляют 17-72 и 57-72 соответственно), отходы производства эритромицина -заметно избирательнее по сравнению с гадолинием и эрбием сорбируют церий (коэффициенты разделения соответственно 2,5-1,1, и 2,7-1,2), отходы производства феноксиметилпени- циллина селективны по отношению к гадолинию и эрбию и отделяют эти элементы от церия с коэффициентом разделения 4,7-6,5 и 1,2-1,25 соответствен но.

в известном способе значения коэффициентов разделения в многоступенчатом процессе сорбции-десорбции составляют 1,5-4,2. Предлагаемый способ за одну ступень сорбции позволяет дос- -тичь величин коэффициента разделения РЗЭ 50-70.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет провести процесс разделения РЗЭ на стадии сорбции и повысить коэффициент разделения РЗЭ в 12-18 раз, исключить использование дорогостоящих и дефицитных реагентов, решить проблему использования отходов мнрготоннажного производства антибиотиков и снизить предел чувствительности хроматографи- ческого метода разделения РЗЭ, применяемого в аналитической химии.