NH OH Hacac +→ NH acac + HO
3.9.Nghiên cứu khả năng tách KLKT khỏi NTĐH bằng phương pháp thăng hoa phức chất hỗn hợp của chúng với axetylaxeton và phen
hoa phức chất hỗn hợp của chúng với axetylaxeton và phen
Một số đặc điểm tương đồng về cấu tạo giữa NTĐH và KLKT làm chúng dễ lẫn vào nhau. Chẳng hạn, trong các khoáng vật của đất hiếm như Monazit, Batsnezit, Loparit,... đều chứa một lượng nhất định các KLKT [4]. Do đó, vấn đề tách KLKT khỏi NTĐH có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực tách, làm sạch và làm giàu NTĐH. Đã có nhiều tài liệu đề cập đến vấn đề trên, tuy nhiên phương pháp tách chủ yếu được thực hiện trong dung dịch. Vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi trình bày kết quả khảo sát khả năng tách KLKT khỏi NTĐH bằng phương pháp thăng hoa trong điều kiện áp suất thấp dựa trên sự khác nhau về khả năng tạo phức của các nguyên tố và khả năng thăng hoa của các phức chất.
Kết quả khảo sát cho thấy các KLKT tạo phức bậc hai với axetylaxetonat rất tốt, nhưng chỉ có canxi mới có khả năng tạo phức hỗn hợp. Các phức của canxi thăng hoa nhưng khả năng thăng hoa của chúng khá thấp, trong khi các phức chất của stronti và bari không có khả năng thăng hoa. Ngược lại, các NTĐH tạo phức bậc hai và bậc ba với hiệu suất cao. Phức chất bậc hai của NTĐH không thăng hoa và phức chất bậc ba thăng hoa hầu như hoàn toàn tại nhiệt độ tương đối thấp (225±50C). Kết quả đó cho thấy có thể tách bari và stronti khỏi canxi và NTĐH bằng phương pháp kết tinh các phức hỗn hợp trong dung dịch, sau đó tách canxi khỏi các NTĐH bằng phương pháp thăng hoa phức hỗn hợp của chúng. Trên cơ sở đó, chúng tôi đã tiến hành tách bari và canxi khỏi neodim.
Cách tiến hành
Trộn lẫn các dung dịch muối CaCl2, BaCl2, HoCl3 theo tỉ lệ mol 1:1:1 (số mol mỗi ion kim loại là 10-3 mol). Cho dung dịch amoni axetylaxetonat với lượng dư 50% vào hỗn hợp muối trên và khuấy đều. Điều chỉnh pH khoảng ~ 8 bằng dung dịch HCl hay NH3 loãng. Tiếp tục khuấy trong 1,5 giờ. Phức chất bậc hai tách ra được lọc và rửa bằng nước cất. Hiệu suất tổng hợp đạt 80÷90%.
Hòa tan hỗn hợp phức chất bậc hai trong hỗn hợp dung môi nóng benzen và nước, sau đó cho o-phenantrolin vào hỗn hợp trên theo tỉ lệ mol 1:1. Khuấy hỗn hợp phản ứng và giữ ở nhiệt độ 50÷600C trong 1,5 giờ. Để nguội, lọc kết tủa và sấy khô ở 600C. Hiệu suất tổng hợp đạt 70÷80%. Bari không tạo phức bậc ba được giữ lại trong phần dung dịch. Tiến hành thăng hoa phần rắn để tách canxi khỏi neodim.
Xác định hàm lượng của mỗi kim loại trong các dung dịch sau khi kết tinh phức chất bậc hai và bậc ba, trong phần thăng hoa và phần cặn.
Xác định hàm lượng các kim loại
Hàm lượng canxi, bari được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử F-AAS, hàm lượng neodim được xác định bằng phương pháp trắc quang (phần 2.3.1).
Kết quả quá trình tách canxi và bari khỏi neodim được trình bày trong bảng 3.8.
Bảng 3.8. Kết quả tách hỗn hợp bari – canxi – neodim
Hàm lượng kim loại (mmol) Ba2+ Ca2+ Nd3+
Hỗn hợp đầu 1 1 1
Dung dịch sau khi kết tinh phức bậc hai 0,19 0,15 0,11 Dung dịch sau khi kết tinh phức bậc ba 0,81 0,23 0,18
Phần thăng hoa 0 0,11 0,56
Phần cặn 0 0,51 0,15
Từ bảng 3.8, chúng tôi tính được hệ số tách (KT), hệ số phân bố (DM) và hiệu
suất của quá trình thăng hoa ( M
γ
) dựa theo tài liệu [29]:
Nd T Ca D K ; D = M M M n (th) D ; n (c) = M M Nd Ca n (th) 100% n (th) n (th) γ = × + Trong đó: M = Nd; Ca
nM(th): số mol kim loại M trong phần thăng hoa
nM(c): số mol kim loại M trong phần cặn.
Kết quả tính toán: DNd = 3,73; DCa = 0,22; KT = 17,31; Nd
83,58% γ = ; Ca 16,42% γ = . Nhận xét
Số liệu ở bảng 3.8 cho thấy bari không có khả năng tạo phức bậc ba nên được tách ra ở phần dung dịch trong quá trình tổng hợp phức chất bậc ba với lượng chất khoảng 81% so với ban đầu. Nó không tồn tại trong phần cặn và phần thăng hoa.
Sự khác biệt về hệ số phân bố giữa phần thăng hoa và phần cặn của neodim và canxi dẫn đến hệ số tách tương đối cao (KT = 17,31). Điều này cho thấy khả năng tách canxi khỏi neodim bằng phương pháp thăng hoa trong điều kiện áp suất thấp
khá hiệu quả. Kết quả thu được cho thấy các nguyên tố được làm giàu ở các phần khác nhau của quá trình tách, cụ thể bari trong phần dung dịch khi kết tinh phức bậc ba, canxi trong phần cặn và neodim trong phần thăng hoa.