Редкоземельные элементы, экстракция соединений разделение

Важнейшие области применения. Начало применения редкоземельных элементов относится ко второй половине прошлого столетия. Тогда они использовались в производстве газокалильных сеток и колпачков для осветительных газовых фонарей [1]. В последнее десятилетие XX в. в различных странах проведены многочисленные исследования, которые указывают на весьма перспективное использование соединений РЗЭ и самих металлов в черной и цветной металлургии, силикатной промышленности, радио- и электротехнике, квантовой электронике, ядерной технике и т. д. Внедрение новых современных методов, таких, как ионный обмен и экстракция, в практику разделения РЗЭ дало возможность получить достаточно чистые индивидуальные соединения и использовать во многих случаях их уникальные свойства. Применению РЗЭ и их соединений посвяш,ено много статей в отечественной и зарубежной литературе. В них подробно рассмотрены эффективность и целесообразность использования редкоземельных элементов. Ниже приведены лишь наиболее важные и интересные области применения. [c.86]

В настоящее время экстракцию широко используют для концентрирования одного или нескольких компонентов, разделения близких по свойствам веществ и очистки вещества. Ее применяют в процессах переработки нефти для разделения ароматических и алифатических углеводородов, в химической технологии, в том числе для разделения изомеров, обезвоживания уксусной кислоты, при получении различных лекарственных препаратов, например антибиотиков, и др. Особенно успешно используется экстракция в гидрометаллургии в технологии урана, бериллия, меди, для разделения близких по свойствам металлов — редкоземельных элементов (циркония и гафния, тантала и ниобия), никеля и кобальта и т. д. Экстракционные методы применяют для опреснения воды, переработки промышленных сбросов с целью их обезвреживания, а также использования их полезных компонентов. Наконец, экстракция широко используется в аналитической химии и как метод физико-химического исследования. В настоящее время на основе химических и физико-химических представлений можно подобрать экстрагент для извлечения практически любого органического или неорганического соединения. [c.6]

В химической промышленности применяют экстракцию для извлечения уксусной кислоты из разбавленных водных растворов, муравьиной кислоты из ее азеотропной смеси с водой аконитовой кислоты из патоки кислот, альдегидов, кетонов и спиртов из продуктов окисления природного газа хлорбензола в производстве синтетического фенола для обезвреживания промышленных стоков для очистки едкого натра от хлоридов и хлоратов натрия для выделения перекиси водорода из продуктов каталитического гидрирования 2-этилантрахинона для получения высококачественной фосфорной кислоты, силиконов высокой степени чистоты и др. Методом экстракции пользуются в коксохимической промышленности (извлечение фенолов и ароматических углеводородов), в химико-фармацевтической (выделение многочисленных природных и синтетических соединений, в том числе антибиотиков и витаминов) в пищевой промышленности (для очистки масел и жиров) в металлургических процессах (для извлечения урана и тория, для регенерации облученного ядерного горючего, для разделения ниобия и тантала, циркония и гафния, редкоземельных элементов) и т. д. [c.562]

Так можно назвать применение химических принципов, свойств и методов для разделения смесей, в том числе минеральных руд, на составляющие их отдельные элементы и соединения. Разделение основано на различии таких свойств компонентов смеси (элементов и молекул), как растворимость, летучесть, адсорбционная способность, способность к экстракции, стереохимия и ионные свойства. Вот пример. Нужно выделить из минерала монацита и отделить друг от друга редкоземельные элементы неодим и празеодим, играющие важную роль в производстве лазеров. Самая трудная стадия этого процесса — отделение неодима и празеодима от церия, который имеет те же химические свойства. Фотохимические исследования показали, что разделение можно значительно улучшить с помощью избирательного возбуждения при облучении, поскольку это позволяет воспользоваться различиями в химических свойствах возбужденных состояний ионов. [c.198]

Выбор группы методов концентрирования для конкретного анализируемого чистого вещества, с одной стороны, зависит от свойств элементов основы и примесей. Например, концентрирование при анализе щелочных и щелочноземельных металлов проводится, в основном, путем группового выделения примесей (экстракцией, ионным обменом, соосаждением с коллектором и пр.). Для элементов, расположенных в середине Периодической системы, и переходных металлов в высших степенях валентности характерно образование летучих соединений с ковалентным Типом связи и для целей концентрирования при анализе названных элементов и их соединений часто могут быть использованы методы испарения (сублимации) основы. Переходные металлы (с достраивающимися электронными -оболочками) склонны к комплексообразованию в растворах и для их отделения перспективны экстракционные и ионообменные методы. Разделения в группах редкоземельных и актинидных элементов (с достраивающимися /-оболочками) требуют использования высокоэффективных хроматографических методов, в частности, метода ионообменной хроматографии. С другой стороны, важное значение для выбора метода концентрирования имеют физико-химические свойства анализируемого соединения (летучесть, плавкость, растворимость). Так, соединения, которые с трудом переводятся в раствор, следует подвергать обогащению методами испарения или направленной кристаллизации. Те же методы, не связанные с химической обработкой пробы, если они могут обеспечить концентрирование нужных примесей, следует применять и при анализе прочих чистых соединений. [c.319]

Таким образом, целесообразно обратить большее внимание на экстракцию внутрикомплексных соединений с точки зрения ее использования в ядерной технологии. Некоторые шаги в этом направлении предпринимаются. Американские химики описали схему переработки облученного ядерного горючего, основанную на применении ТТА [244, 884]. Оценивалась возможность использования для этой же цели купферонатов [245, 885]. Салицилальдоксим применяли для выделения осколочного стронция [886]. При помощи теноилтрифторацетона выделяли плутоний из урановой смоляной руды [887], америций и кюрий из облученных плутония и урана [888]. Была исследована возможность применения р-дике-тонов для разделения редкоземельных элементов [180, 889]. [c.269]

При нагревании лантаноиды взаимодействуют с азотом, серой, углеродом и другими неметаллами. Галогены окисляют их уже на холоду. С большинством металлов лантаноиды образуют сплавы (чаще всего типа интерметаллидов). Вследствие близости свойств лантаноидов их разделение осуществляется с большим трудом. В настоящее время редкоземельные элементы разделяют при помощи ионообменных смол и последующей экстракции соединений органическими растворителями. Металлические лантаноиды восстанавливают из хлоридов ЭС1з при помощи металлического кальция. [c.323]

Среди существующих методов разделения редкоземельных элементов наибольшее распространение получили ионный обмен, экстракция органическими растворителями и дробная кристаллизация. Использование комплексных соединений редкоземельных элементов обеспечило успешное развитие этих методов. При этом более эффективными (с точки зрения разделения) оказались те комплексы, в которых различие в устойчивости для отдельных редкоземельных элементов выражено сильнее. [c.579]

Разделение прометия и других редкоземельных элементов может проводиться экстракцией в виде внутрикомплексных соединений с теноилтрифторацетоном, купферроном, 8-оксихинолином и др. Коэффициент распределения сильно зависит от pH раствора. [c.285]

Экстракционные методы широко применяют как для получения концентратов редкоземельных элементов (РЗЭ), так и для выделения индивидуальных лантаноидов. В качестве экстрагентов обычно используют фосфорорганические соединения или карбоновые кислоты. Из фосфорорганических экстрагентов в промышленности РЗЭ наибольшее применение нашли ТБФ и Д2ЭГФК- Трибутилфосфат используют для экстракции лантаноидов из азотнокислых растворов. Редкоземельные элементы, обладающие переменной валентностью, например Се +, могут быть отделены от остальной массы РЗЭ с очень большими коэффициентами разделения. Коэффициенты разделения соседних трехвалентных РЗЭ невелики, всего 1,5—2,5. Для их экстракции приходится использовать многоступенчатые каскады. Экстракционное разделение РЗЭ трибутилфосфатом осложнено зависимостью коэффициента распределения редкоземельных элементов от его порядкового номера, от концентрации, от состава и кислотности водной фазы и т. д. [132]. [c.221]

Начало применения редкоземельных элементов относится ко второй половине прошлого столетия, когда они использовались в производстве газокалильных сеток и колпачков для осветительных газовых фонарей [1]. За последние годы в различных странах проведены многочисленные исследования (частично уже реализованные в промышленности), которые указывают на весьма перспективное использование соединений РЗЭ и самих металлов в черной и цветной металлургии, силикатной промышленности, радио- и электротехнике, квантовой электронике, ядерной технике и т. д. Внедрение новых современных методов, таких, как ионный обмен и экстракция, в практику разделения РЗЭ дает возможность получать достаточно чистые индивидуальные соединения и использовать во многих случаях уникальные свойства соединений отдельных редкоземельных элементов. [c.272]

Условие 1 не создает слишком больших затруднений. Для большинства металлов легко удается получить соединение требуемой степени чистоты (будь то окисел пли галогенид). Если хотят ограничиться общепринятыми до недавнего времени химическими методами, то весь ма затруднительно разделение пар 2г—И , ЫЬ—Та, Мо—XV и прежде всего группы редкоземельных элементов. В последнее время эти трудности преодолены применением двухфазной жидкостной экстракции или ионного обмена. Принципиально наряду с окислом в качестве исходного вещества можно взять также галогенид или сульфид. Но поскольку получить эти соединения, как правило, труднее, чем окисел, то нет смысла предпочитать их окислу, особенно потому, что область применения различных исходных веществ примерно одинакова — изменение свободной энергии на 1 моль газа несколько больше для хлорида восстановление водородом хлорида титана еще возможно, но практически более не применяется. [c.342]

В настоящем сборнике представлены оригинальные экспериментальные и теоретические работы по химии комплексных соединений урана, нептуния, плутония, америция, кюрия и редкоземельных элементов. В сборник вошли также работы, посвященные изучению процесса экстракции этих элементов, которая имеет большое значение для концентрирования и разделения актиноидов и лантаноидов. [c.2]

В настоящей работе сделана попытка 1) оценить значение современных спектроскопических методов исследования, в частности ПРМ-спектров, для выяснения структуры соединений применительно к проблемам экстракции 2) найти связь между данными этих методов и экстракционной способностью реагентов 3) подчеркнуть сложность использования подобных данных при выяснении причин селективности экстракции 4) обсудить специфичность разделения редкоземельных элементов и актиноидов (III) на группы и на индивидуальные элементы. Данная статья не является исчерпывающим обзором роли структуры реагентов в экстракции. [c.294]

Современные методы разделения — ионообменная хроматография и экстракция органическими растворителями — позволяют получать соединения р.з.э. в достаточно чистом виде. Однако нет хорошего метода выделения металлов -из их солей. В настоящее время для получения р.з.э. их соли восстанавливают активными металлами или подвергают электролизу. Полученные таким образом р.з.э. содержат до 1 % примесей других редкоземельных и посторонних элементов. [c.110]

Во время и после второй мировой войны для разделения редкоземельных металлов н соединений трансурановых элементов были разработаны специальные методы жпракции селективными растворителями. Жидкостная экстракция была самым популярным методом разделения до того, как в арсшале химиков-аналитиков появились более эффективные методы такие, как хроматография (1950-е-1960-е годы). [c.218]

Термин фракционирование применяют очень часто, понимая под этим фракционированную перегонку или ректификацию. В действительности же перегонка является лишь одним из способов, при пойощи которого может быть достигнуто фракционирование смеси. В этом широком смысле фракционирование включает любой процесс систематического разделения смеси на относительно чистые фракции. Смешение близких по составу фракций и повторение основного процесса разделения обычно также включаются в понятие фракционирования. Наиболее широко известным примером фракционирования при помощи способа разделения, отличного от перегонки, является так называемая дробная кристаллизация. Она часто применяется, например, при выделении некоторых редкоземельных элементов [17]. Более современным примером фракционирования является разделение фторидов урана с помощью диффузионных мембран [18]. С этой целью была сконструирована весьма остроумная система для объединения определенных фракций и повторного их разделения с минимальной затратой ручного труда. Систематическое фракционированное осаждение высокополимерных соединений из растворов представляет общий интерес как метод, позволяющий находить функцию распределения молекул по размерам. Отмывка загрязнений от твердых тел является также часто применяемым способом разделения, а экстракция из одной жидкости в другую неоднократно обсуждалась в литературе и применяется как способ разделения и фракционирования . [c.12]

Кислые фосфорорганические соединения также используют для фракционированной экстракции редкоземельных элементов и иттрия из нитратных, хлоридных и сульфатных растворов. Коэффициенты распределения при экстракции с помощью Д2ЭГФК возрастают с атомным номером более резко, чем в случае ТБФ . Величины коэффициентов разделения для соседних редкоземельных элементов при экстракции из 0,5 М НС1 с помощью 0,75 М раствора Д2ЭГФК в толуоле составляют около 2,5 [265]. В целом можно отметить, что применение диалкилфосфорных кислот обеспечивает более высокие коэффициенты распределения и разделения, чем ТБФ. Различие между этими экстрагентами особенно велико при низкой кислотности растворов. В табл. 2.35 представ- [c.121]

Получение. Исходные чистые соединения И. получают разде.лением соединений редкоземельных элементов. Если перерабатывается смесь иттриевых земель, вначале выделяют 90—95%-пый концентрат И. Для этого может быть использован метод феррицианидного осаждения, осаждение по основности р-ром КП ОП (разб. или конц.) из нитратного р-ра, осаждение двойных сульфатов, хроматов, оксалатов из щелочных р-ров в присутствии комплексонов (трилона Б или А), а танже экстракционные методы разделения, напр, с трибутилфосфатом. Концентрат И. доочищают затем до необходимой степени чистоты. Получение препаратов И. очень высокой чистоты представляет трудную задачу и требует затраты огромного времени. Описан способ получения окиси И. высокой чистоты, включающий онерации кристаллизацию карбонатов при 0°, экстракцию нитратов н-пентаноном, хроматографию нитратов на У АЬОд (двухкратную). В результате такой длительной обработки из 660 г 90%-ного концентрата выделен 1,2 г окиси достигнутая чистота составляет 99,9985%. Окись И. чистотой 99,9996% была получена фракционным осаждением феррициа-пида (30 осаждений) и двойного сульфата И. и калия (2 осаждения). Задача еще более усложняется, если И, необходимо извлекать из смеси его с элементами цериевой подгруппы. [c.170]

Сведения по экстракции редкоземельных элементов из роданидных растворов весьма ограничены. Закономерности распределения р. 3. э, в том числе состав экстрагируемых соединений, определенно установлены лишь для трибутилфосфата (ТБФ) [1—5]. Ряд количественных данных по извлечению роданидов р. з. э. ТБФ приведен также в [6, 7]. В работе [8] описана экстракция роданида Се (III) диантипирилметаном. В той или иной степени рассмотрена возможность разделения смесей р. 3. э. путем экстракции их роданидов бутанолом [9], кетонами [10] и роданидом триоктилметиламмопия [11]. Сведения по использованию в химическом анализе роданидных комплексов металлов, в том числе и редкоземельных, приведены в статье [12]. [c.115]

При отделении [87, 88] миллиграммовых количеств от большого количества примесей, в том числе и редкоземельных элементов (РЗЭ), был использован ионообменный метод, основанный на поглощении хлоридных комплексов Се (IV), Np (IV), Рп (IV), ТЬ (IV), Ъх (IV) и Ре (III) в колонке с анионитом дауэкс-А-1. Редкоземельные и транснлутониевые элементы в этих условиях не образуют устойчивых хлоридных комплексов и поэтому в колонке не задерживаются. Дальнейшее разделение Аш и РЗЭ проводится с учетом соотношения количеств лантана и америция в смеси. При небольшом содержании Аш и значительно большем количестве Ьа может быть использован метод экстракции америция в виде внутриком-плексного соединения пз водного раствора с pH 3,7 бензольным раствором теноплтрифторацетона. Прп наличии больших количеств америция наиболее пригоден для разделения метод фильтрации через колонку с катионитом с последующим элюированием водно-сппртовым раствором НС1. [c.209]

Ассортимент органических экстрагентов был значительно расширен введением аминов и содержащих кислород фосфорорганических соединений. Многообразие экстракционных свойств при использовании этих новых экстрагентов должно обеспечить разработку новых аналитических методов, особенно методов, основанных на раздельной экстракции. Сюда же примыкает и использование в качестве экстрагентов жидких катионообменников типа динонилнафталинсульфокислоты. Кроме того, экстракционная способность комплексов металлов значительно меняется с изменением валентного состояния поэтому экстракция с последующим окислением или восстановлением и реэкстракцией имеет широкие возможности в смысле обеспечения высокой избирательности разделений. При использовании смесей экстрагентов, например аминов или фосфорорганических соединений, часто наблюдаются синергетические эффекты, хотя надежная теоретическая интерпретация этого явления в настоящее время отсутствует. Так, смесь бис (2-этилгексил) фосфорной кислоты и А-втор-бутил-2-(а-метилбензил) фенола в разбавителе типа керосина гораздо лучше экстрагирует Сз (наряду со 5г и редкоземельными элементами) из водных растворов при pH 4, чем любой из экстрагентов порознь [10] в отсутствие фосфорорганической кислоты необходимо работать при рН> 12. [c.379]

Изучены закономерности экстракции индикаторных количеств редкоземельных элементов дигептилфосфиновой кислотой из солянокислых растворов. При низких кислотностях (<1 М) экстракция осуществляется по ионообменному механизму с образованием экстрагируемых соединений типа LnA (НАг) , В области высоких концентраций НС1 (>4 М) экстракция происходит с образованием сольватов типа Ln l3-2S, Средняя величина коэффициента разделения тяжелых лантаноидов (от гольмия до лютеция) составляет 2.64. [c.287]

Процессы распределения за прошедшие 20 лет нашли в неорганической и аналитической химии широкое распространение. Основные положения экстракции неорганических соединений растворителями, разработанные в особенности Вернером Фишером, создали предпосылки для разделения редкоземельных и других трудноразделяемых классическими методами элементов. Позже эти методы приобрели первостепенное значение для очистки урана, для разделения осколочных продуктов и отделения актинидов. Все многообразие работ только в области неорганического анализа еще едва ли обобщено. Ценные обобщения можно найти в монографии Хеккера [1]. в обзоре Мецша [2], в более новом обзоре Моррисона и Фрейзера [3] и в докладах Объединенных Наций [4]. [c.315]