Trang 28
So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của một số chất kết tủa Ce4+đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit.
Khảo sát ảnh hưởng của một số chất oxi hóa Ce3+ thành Ce4+ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit
Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện.
Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau.
Tuy nhiên, ở giai đoạn oxi hóa Ce3+ thành Ce4+, chúng tôi sử dụng 3 chất oxi hóa là dung dịch HNO3, dung dịch (NH4)2S2O8/HNO3 và dung dịch H2O2/HCl để oxi hóa Ce3+
thành Ce4+.
So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của một số chất oxi hóa Ce3+
thành Ce4+đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit.
Khảo sát ảnh hưởng của pH loại tạp chất (Th4+
,…) và pH kết tủa Ce4+ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit
Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện.
Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau.
Tuy nhiên, pH loại tạp chất (Th4+,…) và pH kết tủa Ce4+ giữa các mẫu khảo sát là khác nhau.
So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của pH loại tạp chất (Th4+
,…) và pH kết tủa Ce4+ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit.
Khảo sát ảnh hưởng của pH loại tạp chất (Th4+
,…) và pH kết tủa Ce4+ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit
Các mẫu khảo sát được chế hóa trong cùng điều kiện.
Các bước tách CeO2 từ quặng monazite được tiến hành như nhau.
Tuy nhiên, ở giai đoạn chiết sẽ khảo sát ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ.
So sánh khối lượng, màu sắc và phổ XRD của CeO2 thu được để rút ra ảnh hưởng của việc rửa pha hữu cơ đến hiệu suất tách và chất lượng của xeri đioxit.
Khảo sát thành phần pha và cấp hạt của sản phẩm
Sản phẩm cuối cùng được ghi phổ XRD và chụp ảnh SEM để xác định thành phần pha và hình dạng, kích thước hạt vì chất lượng, hàm lượng, kích thước hạt CeO2 sẽ quyết định khả năng ứng dụng của nó trong thực tiễn.
Trang 29 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Chế hóa mẫu bằng phương pháp bazơ [2]
Đun nóng bột mịn của tinh quặng monazite trong dung dịch NaOH đặc (lấy dư gấp 3-5 lần) ở 140oC. Pha loãng bằng nước, đun sôi trong một giờ và lọc. Rửa kết tủa hiđroxit, hòa tan trong dung dịch axit clohiđric đặc.
2LnPO4 + 6NaOH 2Ln(OH)3 + 2Na3PO4 Th3(PO4)4 + 12NaOH 3Th(OH)4 + 4Na3PO4
2.2.2. Định lượng photpho bằng phương pháp trắc quang [8]
2.2.2.1. Lập đường chuẩn [8]
Tiến hành lập đường chuẩn theo cách bước như sau:
Pha các dung dịch dùng để pha thuốc thử.
Pha thuốc thử tạo phức màu.
Pha dung dịch photphat.
Lập đường chuẩn (đường chuẩn cho nồng độ P từ 0,1 ppm - 0,11 ppm).
Tạo phức màu.
Đo độ hấp thụ ở 880 nm, với mỗi nồng độ đo 3 lần.
Lập một biểu đồ liên hệ giữa nồng độ và độ hấp thụ. Theo lý thuyết ta sẽ được 1 đường thẳng, lập phương trình đường thẳng đó dạng y = ax + b
(với a, b = const; y là nồng độ P (ppm); x là độ hấp thụ).
2.2.2.2. Định lượng photpho cho các mẫu nghiên cứu [8]
Trung hòa dung dịch thu được sau khi chế hóa bằng dung dịch HCl (thử bằng chỉ thị phenolphtalein). Pha loãng dung dịch đến nồng độ thích hợp. Tạo phức màu với thuốc thử. Sau đó, đo độ hấp thụ bằng máy UV-Vis.
2.2.3. Tách CeO2 bằng phương pháp kết tủa chọn lọc
Sử dụng điều kiện kết tủa khác nhau của Ce(OH)4 và Ln(OH)3 để tách xeri ra khỏi các nguyên tố đất hiếm khác.
Các phương pháp chuyển Ce3+
thành Ce4+ :
Sử dụng dung dịch HNO3 đặc.
Sử dụng dung dịch H2O2 trong môi trường axit.
Sử dụng dung dịch KMnO4 trong môi trường kiềm .
Sử dụng (NH4)2S2O8 trong môi trường axit.
Trang 30
Sử dụng các chất oxi hóa khác.
Ce(OH)4 là một bazơ yếu, yếu hơn Ce(OH)3 nên muối của Ce(IV) bị thủy phân rất mạnh khi tan trong nước. Do tính bazơ yếu đó, nó có thể kết tủa trong môi trường axit mạnh pH khoảng 1, trong khi Ln(OH)3 kết tủa trong môi trường có pH từ 6,5 đến khoảng 8. Khi thêm dung dịch bazơ để nâng pH của dung dịch, Ce(OH)4 sẽ kết tủa trước và có thể tách ra dễ dàng. Nếu dùng H2O2 để oxi hóa Ce(III) thành Ce(IV) rồi thêm NH3 thì lắng xuống kết tủa màu đỏ - da cam là một hợp chất peoxi của Ce(IV) có công thức:
𝑪𝒆(𝑶𝑯)𝟒−𝒙(𝑶 − 𝑶𝑯)𝒙.𝒚𝑯𝟐𝑶)
2.2.4. Tinh chế xeri bằng phương pháp chiết
Chiết chọn lọc trong dung môi không phải là nước. Đặc biệt là tributylphotphat (TBP), Ce4+ đi pha vào hữu cơ, sau đó tách pha hữu cơ rửa sạch rồi khử bằng dung dịch hiđroperoxit (H2O2) chuyển Ce4+ thành Ce3+đi vào pha nước.
2.3. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT CẦN THIẾT 2.3.1. Dụng cụ và thiết bị 2.3.1. Dụng cụ và thiết bị
Cốc thép không gỉ
pH meter
Tủ sấy, nhiệt độ tối đa 250oC
Lò nung, nhiệt độ tối đa 1200o
C
Máy nghiền hành tinh
Máy UV-Vis
Chén nung
Bình tam giác, ống đong, hũ bi, phễu, cốc , đũa thủy tinh, mặt kính đồng hồ,…
Phễu chiết Giá thí nghiệm Bình điều nhiệt Máy khuấy từ Bếp điện Bếp cách cát
Máy lọc chân không
Cân điện tử độ chính xác 0,0001 g
Trang 31 2.3.2. Hóa chất
Quặng monazite được gia công nghiền mịn tại Trung tâm Phân tích thí nghiệm địa chất – Liên đoàn Bản đồ địa chất Miền Nam.
Hình 2.1. Quặng monazite đã nghiền mịn
NaOH, NH3
HCl, HNO3, H2SO4, H2C2O4
H2O2
BaCl2, Na2SO4
Axit ascorbic, KH2PO4, amoni molyđat, kali antimon tactat
Trang 32
CHƯƠNG 3
3.1. NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CỦA QUẶNG MONAZITE THỪA THIÊN - HUẾ HUẾ
Thành phần của quặng monazite Thừa Thiên – Huế được xác định bằng phương pháp xác định thành phần nguyên tố XRF.
Bảng 3.1. Thành phần của quặng monazite Thừa Thiên – Huế
(Kết quả phân tích tại trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh)
3.2. LẬP ĐƯỜNG CHUẨN ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG PHOTPHO [8] 3.2.1. Lập đường chuẩn [8] 3.2.1. Lập đường chuẩn [8]
a) Pha các dung dịch dùng để pha thuốc thử
Dung dịch H2SO4 2,5 M : 70 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc pha loãng với nước cất và định mức đến 500 ml.
Dung dịch molybdat : 20 g amoni molybdat hòa tan trong nước cất và định mức đến 500 ml.
Dung dịch axit ascorbic 0,1 M : 1,76 g axit ascorbic hòa tan trong nước cất và định mức thành 100 ml dung dịch. Dung dịch này ổn định trong khoảng 1 tuần nếu được
bảo quản trong bình tối ở 4o
C.
Dung dịch kali antimon tactrat : hòa tan 1,3715 g K(SbO)C4H4O6.0,5H2O vào nước, định mức đến 500 ml, bảo quản trong bình thủy tinh tối.
b) Pha thuốc thử tạo phức màu
Các chất trên được để đến nhiệt độ phòng trước khi hòa trộn với nhau. Chúng được pha trộn theo thứ tự sau, để có 100 ml thuốc thử tạo phức màu ta cần:
50 ml dung dịch H2SO4 2,5 M
15 ml molybdat
30 ml axit ascorbic
5 ml kali antimon tactat.
Nguyên tố Ce La Nd P Ag Th Y Zr Ca U Pt
% 41,2 12,1 11,8 11,2 9,2 5,7 4,38 2,74 0,47 0,25 0,04
Oxit CeO2 La2O3 Nd2O3 P2O5 Ag2O ThO2 Y2O3 ZrO2 CaO U3O8 PtO2
% 38,67 10,84 10,52 19,61 7,55 4,96 4,25 2,83 0,50 0,23 0,04