(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu quy trình chiết la, ce từ quặng monazite bằng dung môi triphenyl photphin oxit (tppo) và ứng dụng làm phân bón

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ TRỌNG HỒI NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT La, Ce TỪ QUẶNG MONAZITE BẰNG DUNG MÔI TRIPHENYL PHOTPHIN OXIT (TPPO) h VÀ ỨNG DỤNG LÀM PHÂN BÓN LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA LÝ THUYẾT VÀ HĨA LÝ Bình Định – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN VÕ TRỌNG HOÀI NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHIẾT La, Ce TỪ QUẶNG MONAZITE BẰNG DUNG MƠI TRIPHENYL PHOTPHIN OXIT (TPPO) h VÀ ỨNG DỤNG LÀM PHÂN BĨN Chun ngành: Hóa lý thuyết Hóa lý Mã số: 8440119 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Cao Văn Hoàng LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu quy trình chiết La, Ce từ quặng Monazite Bình Định dung mơi Tryphenyl photphin oxit (TPPO) ứng dụng làm phân bón” riêng cá nhân chƣa đƣợc công bố cơng trình khoa học khác thời điểm Các số liệu kết luận văn trung thực theo nhƣ bƣớc nghiên cứu thực nghiệm đƣợc nêu luận văn Quy Nhơn, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Võ Trọng Hoài h LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Cao Văn Hồng, người thầy tận tình chu đáo giúp đỡ em suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, phịng sau Đại học, khoa Hóa học trường Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy giáo, Cơ giáo, cán phịng thí nghiệm khoa Hóa trường Đại học Quy Nhơn, cán công tác khu thực nghiệm Nhơn Tân trường Đại học Quy Nhơn gia đình với bạn đồng nghiệp giúp để, tạo điều kiện cho thân suốt trình làm nghiên cứu thực nghiệm Trong trình thực luận văn thân cố gắng để thực h tốt nội dung nghiên cứu đề tài không tránh khỏi thiếu sót Vì Em mong nhận thơng cảm đóng góp ý kiến quý báu từ quý Thầy, Cô để luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Quy Nhơn, tháng năm 2019 Tác giả luận văn Võ Trọng Hoài MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu đề tài 3 Mục tiêu đề tài 4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu h Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐẤT HIẾM 1.1.1 Phân bố quặng đất Việt Nam 1.1.2 Trạng thái tự nhiên 1.2 CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM 1.2.1 Lịch sử phát triển 1.2.2 Sơ lược nguyên tố đất 10 1.2.3 Tính chất lý hóa học nguyên tố đất 12 1.2.3.1 Đơn chất 12 1.2.3.2 Hợp chất 14 1.3 GIỚI THIỆU VỀ LANTAN VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA LANTAN 16 1.3.1 Trạng thái tự nhiên phương pháp điều chế 16 1.3.2 Vị trí tính chất vật lý Lantan 17 1.3.3 Tính chất hóa học Lantan 17 1.3.4 Các hợp chất Lantan 18 1.4 GIỚI THIỆU VỀ XERI VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA XERI 20 1.4.1 Trạng thái tự nhiên phương pháp điều chế 20 1.4.2 Vị trí tính chất vật lý Xeri 20 1.4.3 Tính chất hóa học Xeri 21 1.4.4 Các hợp chất Xeri 21 1.5 GIỚI THIỆU VỀ CÂY SẢ 22 1.5.1 Nguồn gốc 22 1.5.2 Đặc điểm .22 1.5.3 Kỹ thuật trồng 23 1.5.3.1 Thời vụ .23 1.5.3.2 Chuẩn bị đất 23 1.5.3.3 Giống .24 h 1.5.3.4 Cách trồng 24 1.5.3.5 Chăm sóc bón phân phức chất đất .24 1.5.3.6 Thu hoạch 25 1.6 CƠ SỞ KỸ THUẬT TÁCH CÁC NTĐH BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT LỎNG - LỎNG .25 1.6.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp chiết lỏng - lỏng 25 1.6.1.1 Khái niệm 25 1.6.1.2 Hệ số phân bố 25 1.6.1.3 Phần trăm chiết (E%) .26 1.6.1.4 Hệ số cường chiết (Sk ) 26 1.6.1.5 Hệ số tách β 27 1.6.2 Tác nhân chiết 28 1.6.3 Chiết NTĐH dung môi Triphenylphotphin Oxit (TPPO) 29 1.7 ỨNG DỤNG CỦA NTĐH TRONG NÔNG NGHIỆP 30 Chƣơng THỰC NGHIỆM 33 2.1 HÓA CHẤT VÀ DỤNG CỤ 33 2.1.1 Hóa chất 33 2.1.2 Dụng cụ .33 2.2 QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT La BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT LỎNG LỎNG VỚI TÁC NHÂN CHIẾT TPPO TỪ QUẶNG MONAZITE BÌNH ĐỊNH 34 2.2.1 Quy trình hóa tách đất axit sunfuric 34 2.2.2 Tách chiết La phương pháp chiết lỏng- lỏng với tác nhân chiết TPPO từ mẫu quặng monazite Bình Định .35 2.2.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách La phương pháp chiết lỏng- lỏng với tác nhân TPPO từ quặng monazite Bình Định 37 2.2.3.1 Ảnh hưởng nồng độ HNO3 đến khả hòa tan R3 37 h 2.2.3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ khuấy đến khả hòa tan R3 HNO3 37 2.2.3.3 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hòa tan R HNO3 37 2.2.3.4 Ảnh hưởng nồng độ TPPO/toluen đến hiệu suất chiết tách La 37 2.3 QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT XERI BẰNG PHƢƠNG PHÁP CHIẾT LỎNG - LỎNG VỚI TÁC NHÂN CHIẾT TPPO TỪ QUẶNG MONAZITE BÌNH ĐỊNH 38 2.3.1 Chuẩn bị mẫu 38 2.3.2 Tách chiết Ce phương pháp chiết lỏng - lỏng với tác nhân chiết TPPO từ mẫu quặng monazite Bình Định .38 2.3.2.1 Giai đoạn 1: Từ quặng monazite điều chế tổng hydroxit đất có chứa Ce(OH)4 tối ưu 38 2.3.2.2 Giai đoạn 2: Chiết tách Ce từ mẫu hydroxit đất phương pháp chiết lỏng- lỏng với tác nhân chiết TPPO 41 2.3.3 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình chiết tách Ce phương pháp chiết lỏng - lỏng với tác nhân TPPO từ quặng monazite Bình Định 43 2.3.3.1 Ảnh hưởng pH đến kết tủa Xeri hydroxit từ mẫu quặng monazite 43 2.3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ HNO3 đến khả hòa tan R1 43 2.3.3.3 Ảnh hưởng nhiệt độ khuấy đến khả hòa tan R HNO3 43 2.3.3.4 Ảnh hưởng thời gian khuấy đến khả hòa tan R HNO3 44 2.3.3.5 Ảnh hưởng nồng độ TPPO đến hiệu suất chiết tách Ce 44 2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ PHÂN TÍCH KIỂM TRA 46 2.4.1 Phương pháp chuẩn độ thể tích 46 2.4.2 Phương pháp kết tủa chọn lọc 46 2.4.3 Phương pháp huỳnh quang tia X (XRF) 46 2.4.4 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD method) .47 h 2.4.4.1 Điều kiện nhiễu xạ - Định luật Bragg 47 2.4.4.2 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) 48 2.4.4.3 Nhận biết chất giản đồ XRD 48 2.4.5 Phân tích định lượng nguyên tố ICP – MS 49 2.4.6 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 49 2.4.7 Phương pháp chế tạo phức chất đất – tactrat 49 2.5 PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU PHỨC CHẤT PHÂN BÓN VI LƢỢNG ĐẤT HIẾM ĐỐI VỚI CÂY SẢ 50 2.5.1 Địa điểm, thời gian thực .50 2.5.2 Chế độ canh tác 50 2.5.3 Bố trí thí nghiệm 50 2.5.4 Các tiêu theo dõi 52 Chƣơng 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 54 3.1 KẾT QUẢ ĐẶC TRƢNG CỦA QUẶNG MONAZIT 54 3.2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT La BẰNG TÁC NHÂN CHIẾT TPPO 56 3.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng dung mơi pha lỗng đến hệ số phân bố D nguyên tố La 56 3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ axit nitric đến hệ số phân bố nguyên tố La 58 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tác nhân chiết TPPO đến hệ số phân bố La 58 3.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian chiết La 59 3.2.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng thời gian cân chiết đến hệ số phân bố nguyên tố La 60 3.2.6 Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ chiết đến hệ số phân bố nguyên tố La 61 h 3.2.7 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ pha hữu pha nước theo thể tích (v/v) đến hệ số phân bố nguyên tố La 62 3.3 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH CHIẾT XERI BẰNG TÁC NHÂN CHIẾT TPPO .63 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng dung mơi pha lỗng đến hệ số phân bố D nguyên tố Ce 63 3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ axit nitric đến hệ số phân bố Ce 65 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ tác nhân chiết TPPO đến hệ số phân bố Ce 65 3.3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian chiết Ce 67 3.3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian cân chiết đến hệ số phân bố nguyên tố Ce 67 3.3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ chiết đến hệ số phân bố nguyên tố Ce 68 3.3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ pha hữu pha nước theo thể tích (v/v) đến hệ số phân bố nguyên tố Ce 69 3.4 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO PHỨC CHẤT TACTRAT ĐẤT HIẾM 71 3.4.1 Nghiên cứu điều kiện tối ưu tổng hợp số phức chất tactrat – La 71 3.4.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất tạo phức chất tactrat – La 71 3.4.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu suất tạo phức tactrat – La 72 3.4.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo phức tactrat La 73 3.4.1.4 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ mol La3+/C4H6O6 đến hiệu suất phản ứng 75 3.4.2 Nghiên cứu điều kiện tối ưu tổng hợp số phức chất tactrat – Ce 76 3.4.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất tạo phức h chất tactrat – Ce 76 3.4.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng pH đến hiệu suất tạo phức 78 3.4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất tạo phức 79 3.4.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ mol Ce3+/C4H6O6 đến hiệu suất phản ứng 80 3.4.3 Xác định phức chất tactrat – La 82 3.4.3.1 Phổ hồng ngoại phức chất tactrat – La 83 3.4.3.2 Phân tích nhiệt phức chất tactrat – La .85 Bảng 3.26 Quá trình phân hủy phức chất mơi trường khơng khí .85 3.4.3.3 Phổ khối lượng phức chất tactrat – La .86 3.4.4 Xác định phức chất tactrat - Ce 87 3.4.4.1 Phổ hồng ngoại phức chất tactrat – Ce 88 3.4.4.2 Phân tích nhiệt phức chất tactrat – Ce .89 3.4.4.3 Phổ khối lượng phức chất tactrat – Ce .90