Chiết La, Nd, Gd, Er bằng Triphenylphotphin Oxit từ môi trường Clorua và Thioxianat - Nguyễn Đình Luyện

Tạp chí Khoa học và Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Huế ISSN 1859-1612, Số 03(11)/2009: tr. 45-49 CHIẾT La, Nd, Gd, Er BẰNG TRIPHENYLPHOTPHIN OXIT TỪ MÔI TRƯỜNG CLORUA VÀ THIOXIANAT NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế TRẦN HOÀNG KHÁNH Học viên Cao học, Trường ĐHSP - Đại học Huế NGUYỄN THỊ HỒNG MƠ - NGUYỄN THỊ TRANG SV Khoa Hóa học, Trường ĐHSP - Đại học Huế Tóm tắt: Chiết các nguyên tố đất hiếm (La, Nd, Gd, Er) bằng tác nhân triphenyl-photphin oxit (TPPO) từ môi trường clorua và thioxianat đã được nghiên cứu. Đã khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như bản chất dung môi pha loãng, nồng độ tác nhân chiết TPPO, nồng độ axit clohiđric, nồng độ ion thioxianat đến hệ số phân bố D của các nguyên tố đất hiếm. 1. MỞ ĐẦU Khả năng chiết các nguyên tố đất hiếm (NTĐH, Ln) bằng hợp chất cơ photpho trung tính từ môi trường clrorua [6], bằng TPPO từ môi trường axit nitric, axit triclohiđric [2][3] đã được nghiên cứu. Trong bài báo này chúng tôi thông báo một số kết quả chiết một số NTĐH bằng triphenylphotphin oxit từ môi trường clorua và thioxianat. 2. THỰC NGHIỆM - Dung dịch muối clorua của NTĐH được điều chế bằng cách hòa tan các oxit đất hiếm tương ứng có độ sạch 99,9% (Merkc, Đức) trong axit clohiđric (Merkc, Đức). Tác nhân chiết TPPO (Merkc, Đức), dung môi pha loãng, DTPA, arsenazo (III), KSCN, NaOH, đều có độ sạch PA. - Phương pháp chiết các NTĐH bằng tác nhân chiết TPPO được tiến hành trên phễu chiết có dung tích 20 mL. Tỷ lệ thể tích pha nước và pha hữu cơ là 1:1, thời gian lắc chiết 10 phút. Nồng độ NTĐH trong pha nước và pha hữu cơ (sau khi giải chiết) được xác định bằng phương pháp chuẩn độ bằng dung dịch chuẩn DTPA. Xác định nồng độ HCl trong pha nước bằng dung dịch chuẩn NaOH với chỉ thị metyl da cam. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Ảnh hưởng của dung môi pha loãng đến hệ số phân bố D của La trong hệ LaCl3-TPPO-dung môi-HCl Để phân pha nhanh, người ta thường pha loãng tác nhân chiết bằng các dung môi hữu cơ trơ. Chúng tôi đã chọn một số dung môi để khảo sát sự phụ thuộc của DLa vào bản chất dung môi pha loãng. NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN - T. HOÀNG KHÁNH - N.T.HỒNG MƠ - NGUYỄN T. TRANG 46 Các thí nghiệm được tiến hành với tác nhân TPPO 0,1 M-dung môi, nồng độ LaCl3 0,1M, nồng độ HCl 0,5 M. Kết quả thực nghiệm được trình bày ở bảng 1. Bảng 1. Sự phụ thuộc DLa vào bản chất của dung môi pha loãng Dung môi CHCl3 C6H5CH3 C6H6 CCl4 DLa.102 3,80 4,65 7,40 8,50 Từ bảng 1 có thể nhận thấy, trong cùng điều kiện thí nghiệm như nhau, hệ số phân bố D tăng theo chiều giảm hằng số điện môi của dung môi pha loãng (CHCl3: 4,81; C6H5CH3: 2,38; C6H6: 2,28, CCl4: 2,24 [5]). Chúng tôi chọn toluen làm dung môi pha loãng cho các thí nghiệm tiếp theo. 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ tác nhân chiết TPPO đến hệ số phân bố D Các thí nghiệm được tiến hành với nồng độ LnCl3 0,1 M, nồng độ HCl ban đầu 0,5 M, nồng độ TPPO-toluen thay đổi. Kết quả thực nghiệm được trình bày ở hình 1 cho thấy hệ số phân bố DLn tăng tuyến tính theo chiều tăng nồng độ tác nhân chiết TPPO. Điều này có thể giải thích do sự tạo thành phức solvat bền theo phản ứng: Ln3+(n) + 3Cl- + nTPPO(hc) É LnCl3.nTPPO(hc) Hình 1. Sự phụ thuộc DLn vào nồng độ TPPO trong hệ LnCl3-TPPO-toluen Tuy nhiên, khi nồng độ TPPO lớn độ tan bé và khả năng phân pha chậm nên trong thực nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn nồng độ TPPO 0,1 M để nghiên cứu. 0.05 0.10 0.15 0.20 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 La Nd Gd Er D CTPPO, M CHIẾT La, Nd, Gd, Er BẰNGTRIPHENYLPHOTPHIN OXIT TỪ MÔI TRƯỜNG CLORUA... 47 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ axit HCl ban đầu đến hệ số phân bố D Các thí nghiệm được tiến hành với nồng độ LnCl3 0,1 M, TPPO 0,1 M-toluen, có và không có KSCN 0,5 M, nồng độ axit HCl thay đổi. Kết quả thực nghiệm được biểu diễn ở hình 2. Hình 2 cho thấy DLn tăng và đạt cực đại ở khoảng nồng độ HCl 0,4 – 0,6 M, sau đ Hình 2 cho thấy DLn tăng và đạt cực đại ở khoảng nồng độ HCl 0,4-0,6 M, sau đó giảm nhanh khi nồng độ HCl tăng. Điều này có thể giải thích do TPPO chiết theo cơ chế solvat, ở nồng độ axit cao DLn giảm có thể do sự cạnh tranh chiết của axit hoặc có sự tạo phức đất hiếm mang điện không thể chiết, tương tự như [4]. 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ SCN- đến hệ số phân bố D và hệ số phân chia β Các thí nghiệm được tiến hành với nồng độ LnCl3 0,1 M, nồng độ HCl ban đầu 0,5 M, TPPO 0,1 M-toluen nồng độ KSCN thay đổi. Kết quả sự phụ thuộc DLn vào nồng độ SCN- được trình bày ở hình 3 và sự phụ thuộc βLn/la vào nồng độ SCN- được biểu diễn ở hình 4. Hình 3 cho thấy hệ số phân bố DLn tăng khi nồng độ SCN- tăng, kết quả này tương tự như hệ chiết Ln3+-Cl--SCN--TBP-dung môi [1]. Hình 4 cho thấy hệ số phân chia βLn/La đạt cực đại trong khoảng nồng độ SCN- 0,5 – 0,6 M, do vậy có thể chọn điều kiện này để phân chia, làm giàu La trong hỗn hợp La, Nd, Gd, Er. 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 D CH+, M La Nd Gd Er 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 D CH+, M La Nd Gd Er (a) (b) H×nh 2. Sù phô thuéc cña DLn vµo nång ®é H + ban ®Çu a) hÖ LnCl3-TPPO-toluen-HCl b) hÖ LnCl3-KSCN-TPPO-toluen-HCl CH+,M NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN - T. HOÀNG KHÁNH - N.T.HỒNG MƠ - NGUYỄN T. TRANG 48 Hình 3. Sự phụ thuộc D vào nồng độ SCN- trong hệ Ln3+-Cl--SCN--TPPO-toluen. Hình 4. Sự phụ thuộc βLn/La vào nồng độ SCN- trong hệ Ln3+-Cl--SCN--TPPO-toluen. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 CSCN-, M La Nd Gd Er D CSCN-,M CHIẾT La, Nd, Gd, Er BẰNGTRIPHENYLPHOTPHIN OXIT TỪ MÔI TRƯỜNG CLORUA... 49 4. KẾT LUẬN - Đã khảo sát ảnh hưởng của bản chất dung môi pha loãng đến hệ số phân bố D của các NTĐH (clorofom, toluen, benzen, cacbon tetraclorua), toluen được chọn làm dung môi pha loãng để chiết các NTĐH. - Đã khảo sát sự phụ thuộc hệ số phân bố DLn với nồng độ tác nhân chiết, nồng độ axit và nồng độ ion thioxianat. Hệ số phân bố DLn đạt cực đại ở nồng độ ban đầu HCl 0,4-0,6 M, và nồng độ SCN- 0,5-0,6 M khi chiết các NTĐH bằng TPPO 0,1 M-toluen. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Duy Cam ( 1993 ), Tách tổng nguyên tố đất hiếm và ytri từ quặng đất hiếm Yên Phú bằng pháp chiết, Luận án Phó tiến sĩ khoa Học hoá học, Hà Nội. [2] Lưu Minh Đại - Đào Ngọc Nhiệm (2006), Chiết neođim và ytri bằng triphenylphotphin oxit (TPPO) từ môi trường axit nitric, Tạp chí Hóa học, T.44(5), tr. 571-573. [3] Nguyễn Đình Luyện, Phạm Quý (2008), Chiết các nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphotphin oxit từ môi trường axit tricloaxetic, Tạp chí Hóa học và ứng dụng (Đã nhận đăng). [4] H. A. El-Naqgar, M. K. Shehata, and A. S. Abdel-Gaw (1971), Extraction of Np(IV) and HNO3 by Triphenylphosphine Oxide, Zeitschrift fur anorga-nische und allgemeine Chemie, No. 383, pp. 191-197. [5] David R. Lide (2005), CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press LLC, New York. [6] John S. Preston, and Anna C. du Preez (1995), Solvent extraction of neodymium(III) and erbium(III) from chloride media by mixtures of 3,5-diisopropylsalicylic acid and neutral organophosphorus compounds, Solvent extraction and ion exchange, No. 13(1), pp. 27-41. Title: EXTRACTION OF La, Nd, Gd, Er BY TRIPHENYLPHOSPHINE OXIDE FROM CHLORIDE AND THIOCYANATE MEDIUMS Abstract: Extraction of rare earth elements (La, Nd, Gd, Er) by triphenylphosphine oxide (TPPO) from chloride and thiocyanate mediums has been studied. The influence of various factors such as dilute solvents, concentrations of TPPO, chlohydric acid, thiocyanate ion on distribution coefficient has been investigated. TS. NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Giảng viên Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế. TRẦN HOÀNG KHÁNH Học viên Cao học chuyên ngành Hóa phân tích, Khóa 2007-2009, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế. NGUYỄN THỊ HỒNG MƠ - NGUYỄN THỊ TRANG Sinh viên Khoa Hóa học, Khóa 2005-2009, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Huế.