Nghiên cứu chiết một số nguyên tố đất hiếm bằng triphenylphotphin oxit, axit di (2 etylhexyl)photphoric từ môi trường axit axetic và các dẫn xuất clo của nó (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRẦN ĐỨC TRÍ NGHIÊN CỨU CHIẾT MỘT SỐ NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM BẰNG TRIPHENYLPHOTPHIN OXIT, AXIT DI-(2-ETYLHEXYL)PHOTPHORIC TỪ MÔI TRƯỜNG AXIT AXETIC VÀ CÁC DẪN XUẤT CLO CỦA NĨ Chun ngành : HĨA PHÂN TÍCH Mã số : 60440118 Demo Version - Select.Pdf SDK LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐÌNH LUYỆN Huế, năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả Trần Đức Trí Demo Version - Select.Pdf SDK Luận văn hồn thành phòng thí nghiệm Hóa phân tích – Khoa Hóa – Trường Đại học Sư phạm – Đại học Huế Tôi xin chân thành biết ơn thầy – PGS.TS Nguyễn Đình Luyện giao đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình thực hồn thành luận văn Tôi ghi nhớ biết ơn Thầy Cô khoa Hóa, đặc biệt Thầy Cơ tổ Hóa phân tích tạo điều kiện thuận lợi cho Demo Version - Select.Pdf SDK suốt thời gian nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhà khoa học đóng góp ý kiến, nhận xét đánh giá chất lượng luận văn Tôi xin chân thành biết ơn đồng nghiệp gia đình giúp đỡ động viên tơi q trình thực hoàn thành luận văn Huế, ngày 22 tháng năm 2014 Tác giả Trần Đức Trí MỤC LỤC Trang phụ bìa i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii MỤC LỤC… DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 10 MỞ ĐẦU… 11 Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 13 1.1 Sơ lược NTĐH 13 1.1.1 Thành phần đặc điểm NTĐH 13 1.1.2 Tính chất NTĐH 16 1.1.3 Ứng dụng NTĐH 20 1.2 Phương pháp phân chia NTĐH 21 1.2.1 Phương chiết dung môi hữu 21 Demopháp Version - Select.Pdf SDK 1.2.2 Phương pháp sắc ký trao đổi ion 25 1.3 Giới thiệu tác nhân chiết TPPO HDEHP 27 1.3.1 Tác nhân chiết Triphenylphotphin oxit (TPPO) 27 1.3.2 Tác nhân chiết axit di-(2-etylhexyl)photphoric (HDEHP) 28 1.4 Giới thiệu axit axetic dẫn xuất clo 29 1.4.1 Axit axetic (CH3COOH) 29 1.4.2 Các dẫn xuất clo axit axetic 29 Chương 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 31 2.1 Dụng cụ, hoá chất 31 2.1.1 Dụng cụ thí nghiệm 31 2.1.2 Các loại hoá chất 31 2.2 Các phương pháp phân tích kiểm tra 34 2.2.1 Xác định nồng độ axit 34 2.2.2 Xác định hàm lượng tổng NTĐH 34 2.2.3 Xác định hàm lượng NTĐH hỗn hợp 34 2.3 Xác định thơng số q trình chiết NTĐH 35 2.3.1 Hệ số phân bố (D) 35 2.3.2 Hệ số phân chia (β) 35 2.3.3 Hệ số tăng cường chiết (SK) 36 2.3.4 Đường đẳng nhiệt chiết 36 2.3.5 Độ 36 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CCl3COOH 37 3.1.1 Ảnh hưởng nồng độ axit CCl3COOH đến hệ số D SK 37 3.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK 40 3.1.3 Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK 42 3.1.4 Đường đẳng nhiệt chiết Nd, Eu, Gd, Y chiết (TPPO + HDEHP) 43 3.2 Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CHCl2COOH 44 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ axit CHCl2COOH đến hệ số D SK 44 3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK 46 Demo Version - Select.Pdf SDK 3.2.3 Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK 48 3.2.4 Đường đẳng nhiệt chiết Nd, Eu, Gd, Y chiết (TPPO + HDEHP) 49 3.3 Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CH2ClCOOH 50 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ axit CH2ClCOOH đến hệ số D SK 50 3.3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK 52 3.3.3 Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK 54 3.3.4 Đường đẳng nhiệt chiết Nd, Eu,Gd, Y chiết (TPPO + HDEHP) 55 3.4 Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CH3COOH 56 3.4.1 Ảnh hưởng nồng độ axit CH3COOH đến hệ số D SK 56 3.4.2 Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK 58 3.4.3 Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK 60 3.4.4 Đường đẳng nhiệt chiết Nd, Eu, Gd, Y chiết (TPPO + HDEHP) 61 3.5 Ứng dụng hệ nghiên cứu để làm giàu La3+ 62 3.5.1 Chọn điều kiện thích hợp để làm giàu La3+ 62 3.5.2 Làm giàu La3+ từ hỗn hợp (La3+, Gd3+, Dy3+) 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các phân nhóm NTĐH 13 Bảng 1.2 Cấu hình electron nguyên tử ion đất 14 Bảng 1.3 Một số đặc điểm NTĐH 15 Bảng 1.4 Một số số vật lý NTĐH 17 Bảng 1.5 Một số tính chất vật lý dẫn xuất clo axit axetic 30 Bảng 3.1: Ảnh hưởng nồng độ axit CCl3COOH đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CCl3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 38 Bảng 3.2: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CCl3COO TPPO, HDEHP - Toluen 41 Bảng 3.3: Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CCl3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 43 Bảng 3.4: Ảnh hưởng nồng độ axit CHCl2COOH đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 45 Bảng 3.5: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP-Toluen 47 Demo Version - Select.Pdf SDK Bảng 3.6: Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 49 Bảng 3.7: Ảnh hưởng nồng độ axit CH2ClCOOH đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CH2ClCOO - - TPPO, HDEHP - Toluen 50 Bảng 3.8: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP-Toluen 53 Bảng 3.9: Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 55 Bảng 3.10: Ảnh hưởng nồng độ axit CH3COOH đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CH3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 57 Bảng 3.11: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số D SK NTĐH hệ Ln3+- CH3COO - - TPPO, HDEHP-Toluen 59 Bảng 3.12: Ảnh hưởng tổng nồng độ tác nhân chiết đến hệ số D SK số NTĐH hệ Ln3+- CH3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 61 Bảng 3.13: Sự phụ thuộc hệ số phân bố D βLn/La vào nồng độ HX 63 Bảng 3.14: Kết làm giàu La3+ từ dung dịch đất (La3+, Gd3+, Dy3+,) pha nước 64 Demo Version - Select.Pdf SDK DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Ảnh hưởng nồng độ axit CCl3COOH đến hệ số D1,2 số NTĐH hệ Ln3+ - CCl3COO- - TPPO, HDEHP - Toluen 39 Hình 3.2: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK số NTĐH hệ Ln3+- CCl3COO - - TPPO, HDEHP - Toluen 42 Hình 3.3: Đường đẳng nhiệt chiết Y3+, Gd3+, Eu3+ , Nd3+ chiết (TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) mơi trường CCl3COOH 44 Hình 3.4: Ảnh hưởng nồng độ axit CHCl2COOH đến hệ số D1,2 số NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO- - TPPO, HDEHP - Toluen 46 Hình 3.5: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK số NTĐH hệ Ln3+- CHCl2COO- - TPPO ,HDEHP - Toluen 48 Hình 3.6: Đường đẳng nhiệt chiết Nd3+, Eu3+, Gd3+, Y3+ chiết (TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) môi trường CHCl2COO- 50 Hình 3.7: Ảnh hưởng nồng độ axit CH2ClCOOH đến hệ số D1,2 số NTĐH hệ Ln3+- CH2ClCOO- - TPPO, HDEHP - Toluen 52 Hình 3.8: Ảnh hưởngVersion tỉ lệ -TPPO/HDEHP đến hệ số SK số NTĐH Demo Select.Pdf SDK hệ Ln3+- CH2ClCOO- - TPPO ,HDEHP - Toluen 54 Hình 3.9: Đường đẳng nhiệt chiết Nd3+, Eu3+, Gd3+, Y3+ chiết (TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) môi trường CH2ClCOO- 56 Hình 3.10: Ảnh hưởng nồng độ axit CH3COOH đến hệ số D1,2 số NTĐH hệ Ln3+- CH3COO- - TPPO, HDEHP - Toluen 58 Hình 3.11: Ảnh hưởng tỉ lệ TPPO/HDEHP đến hệ số SK số NTĐH hệ Ln3+- CH3COO- - TPPO ,HDEHP - Toluen 60 Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt chiết Nd3+,Eu3+, Gd3+, Y3+ chiết (TPPO 0,1M + HDEHP 0,1M) môi trường CH3COO- 62 Hình 3.13: Sơ đồ làm giàu La3+ từ hỗn hợp (La3+, Gd3+, Dy3+) 60 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CCCl3COOH : Nồng độ ban đầu axit tricloaxetic CCHCl2COOH : Nồng độ ban đầu axit đicloaxetic CCH2ClCOOH : Nồng độ ban đầu axit monocloaxetic CCH2ClCOOH : Nồng độ ban đầu axit axetic CH  : Nồng độ ban đầu ion H+ CLn3 : Nồng độ ban đầu ion nguyên tố đất D : Hệ số phân bố DTPA : Axit đietylentriaminpentaaxetic Ln3+ : Ion nguyên tố đất [Ln3+]n : Nồng độ cân chiết ion nguyên tố đất pha nước [Ln3+]hc : Nồng độ cân chiết ion nguyên tố đất pha hữu NTĐH : Nguyên tố đất SK Select.Pdf SDK : Demo Hệ số Version tăng cường- chiết TPPO : Triphenylphotphin oxit HDEHP : Axit di-(2-etylhexyl)photphoric β Hệ số tách, hệ số phân chia : 10 MỞ ĐẦU Lịch sử nguyên tố đất (NTĐH) bắt đầu vào năm 1794, nhà hóa học Phần Lan Gađơlin (G.Gadolin, 1760-1852) tách “đất ytri” Các NTĐH chiếm khoảng 1/6 tổng số nguyên tố biết, thời gian dài ứng dụng thực tế nguyên tố hạn chế Ngày xưa có nguyên tố xeri dùng để chế tạo đá lửa NTĐH khác sử dụng Ngày nay, với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ, NTĐH hợp chất chúng ngày khẳng định vị trí quan trọng lĩnh vực khoa học, đời sống ngành kinh tế quốc dân Nhờ tính chất đặc biệt, NTĐH ứng dụng nhiều lĩnh vực khác như: công nghiệp điện tử, chế tạo vật liệu mới, công nghệ thủy tinh, cơng nghệ hóa dầu, cơng nghệ luyện kim, tổng hợp hữu cơ, nông nghiệp, chăn nuôi, y học, bảo vệ mơi trường,…[26], [32],[33] Có thể nói, tất khống sản cơng nghiệp khai thác, đất dường liên quan mật thiết với giới “hi_tech” (công nghệ cao) NTĐH coi “nguyên liệu nhu cầu” hầu hết ngành cơng nghiệp Các Demo NTĐH Version ngồi góp -phần làm đa dạng Select.Pdf SDKsản phẩm, có mặt chúng có tác dụng nâng cao chất lượng hiệu sử dụng Do việc khai thác, chế biến, phân chia làm giàu NTĐH để ứng dụng thực tế nhu cầu thiếu Hiện có hai phương pháp để phân chia, làm đất phương pháp sắc ký trao đổi ion phương pháp chiết dung môi hữu So với phương pháp sắc ký trao đổi ion phương pháp chiết dung mơi hữu phương pháp dễ tự động hóa, dễ triển khai sản xuất với quy mô lớn, hiệu kinh tế cao nhiều Từ trước đến nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu chiết NTĐH dung mơi tributylphotphat (TBP), triizoamylphotphat (TiAP), axit di-(2-etylhexyl) photphoric (HDEHP), hỗn hợp dung mơi trên, số cơng trình nghiên cứu chiết NTĐH dung môi triphenylphotphin oxit (TPPO) từ môi trường axit nitric, axit sunfuric axit clohiđric,… song chiết dung môi TPPO, HDEHP hỗn hợp (TPPO + HDEHP) từ môi trường axit axetic dẫn xuất clo 11 chưa nghiên cứu chi tiết đầy đủ, luận văn chọn đề tài: “Nghiên cứu chiết số nguyên tố đất triphenylphotphin oxit, axit di-(2-etylhexyl)photphoric từ môi trường axit axetic dẫn xuất clo nó” nhằm góp phần bổ sung, làm phong phú thêm lý thuyết chiết, phân chia, làm giàu NTĐH Trong luận văn này, tiến hành nội dung sau: Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CCl3COOH Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CHCl2COOH Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CH2ClCOOH Chiết NTĐH TPPO, HDEHP từ môi trường CH3COOH Ứng dụng hệ nghiên cứu để làm giàu La3+ Demo Version - Select.Pdf SDK 12 ... axit axetic dẫn xuất clo 11 chưa nghiên cứu chi tiết đầy đủ, luận văn chọn đề tài: Nghiên cứu chiết số nguyên tố đất triphenylphotphin oxit, axit di- (2- etylhexyl)photphoric từ môi trường axit axetic. .. 1.3.2 Tác nhân chiết axit di- (2- etylhexyl)photphoric (HDEHP) 28 1.4 Giới thiệu axit axetic dẫn xuất clo 29 1.4.1 Axit axetic (CH3COOH) 29 1.4.2 Các dẫn xuất clo axit axetic ... trình nghiên cứu chiết NTĐH dung mơi triphenylphotphin oxit (TPPO) từ môi trường axit nitric, axit sunfuric axit clohiđric,… song chiết dung môi TPPO, HDEHP hỗn hợp (TPPO + HDEHP) từ môi trường axit