Исследование экстракции солей редкоземельных металлов и урана (VI) бинарными экстрагентами на основе производных фосфиновых кислот

• Автор: Егорова, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. Экстракционные процессы разделения веществ

1.1. Основные классы экстракционных процессов.

1.2. Экстракция редкоземельных элементов и урана.

Глава 2. Исходные вещества и методики экспериментов.

2.1. Исходные вещества.

2.2. Методики экспериментов и анализов.

2.3. Описание аппарата жидкие псевдомембраны.

2.4. Синтез бинарных экстрагентов

Глава 3. Экстракционные равновесия редкоземельных элементов и урана в системах с бинарными экстрагентами на основе алкилпроизводных фосфиновых кислот
3.1. Бинарная экстракция минеральных кислот.
3.2. Бинарная экстракция хлоридов и бромидов редкоземельных элементов.
3.3. Бинарная экстракция редкоземельных элементов и урана из нитратных
растворов.
Глава 4. Исследование возможностей применения бинарных экстрагентов на основе
алкилпроизводных фосфиновых кислот для извлечения и разделения редкоземельных элементов и урана.
4.1. Экстракция нитратов редкоземельных элементов, урана и тория при
совместном присутствии
4.2. Изучение процессов бинарной экстракции на установке жидкие
псевдомембраны.
Выводы.
Заключение.
Список литературы


В случае использования слабой органической кислоты необходимо добавить в систему щелочь для смещения реакции в сторону образования бинарного экстрагента вследствие образования малодиссоциирующих молекул воды. В органической фазе образуется ионная пара Р^ЫА, от наличия которой в определенной области состава системы зависят закономерности распределения различных веществ между фазами [5]. С -Г"" у . Из уравнения () следует, что изотермы бинарной экстракции солей имеют прямолинейный характер независимо от зарядов катиона и аниона. Полученные закономерности указывают на эффективность бинарной экстракции солей в области их небольших концентраций, в которой коэффициенты распределения для нейтральных экстрагентов существенно падают. При анализе уравнения () показано, что коэффициенты распределения катионов и анионов экстрагируемой соли взаимосвязаны. ЧЬЮтЪ. Ов падают и согласно уравнению () значения Ом растут), а на коэффициент распределения аниона — варьируя концентрацию катиона. В этом проявляется одно из основных отличий бинарной экстракции от катионо- и анионообменных процессов []. Образование при бинарной экстракции в органической фазе двух экстрагируемых соединений оказывает свое влияние на экстракционные зависимости и создает новые возможности управления процессом. Так, согласно уравнениям () и () значения коэффициентов распределения ионов зависят не только от концентрации экстрагента, но и от содержания второго экстрагируемого соединения. Кв-он и КА. Км. Кв. При бинарной экстракции различных солей с одноименными анионами экстрагируемость зависит от величины Км. С другой стороны, при экстракции солей одного и того же металла с различными анионами экстрагируемость определяется значением константы анионного обмена Кв-он для соли органического основания, входящего в состав бинарного экстрагента [,]. Сравнительный анализ полученных уравнений экстракции и выражений для констант экстракционных равновесий (уравнения (2) - ()) для четырех классов экстракционных процессов показывает существенные различия закономерностей межфазного распределения. Наличие двух экстрагируемых соединений при бинарной экстракции кислот и солей металлов, концентрации которых в органической фазе взаимосвязаны уравнениями экстракции () - () не присуще ни одному из других классов экстракционных процессов и создает дополнительные возможности управления процессом распределения []. Бинарная экстракция кислот и солей металлов широко использовалась при разработке технологических процессов переработки нетрадиционного сырья, техногенного и вторичного сырья [, , ]. Бинарная экстракция РЗЭ и урана до настоящего времени мало изучена [, ]. Результаты исследования бинарной экстракции некоторых РЗЭ диалкилфосфатом тетраалкиламмония приведены в разделе 1. Группа редкоземельных элементов нашла широкое применение в различных областях промышленности и техники, благодаря уникальным физическим и химическим свойствам [, - ]. В металлургии РЗЭ применяются в качестве раскислителей, десульфуризаторов сталей и легирующих добавок [, ]. Оксиды РЗЭ на цеолитовой основе используются в качестве катализаторов для крекинга нефти []. Широкое применение нашли РЗЭ в составе люминофоров [, ], а также в магнитных материалах [] и других областях. Уран играет важнейшую роль в атомной технике [, ]. Разработка процессов извлечения и разделения РЗЭ, РЗЭ и урана связана с большими трудностями, которые обусловлены близкими значениями ионных радиусов РЗЭ, а следовательно, близкими химическими свойствами []; разнообразным минералогическим составом исходного сырья []; разнообразными задачами разделения. Кроме этого, РЗЭ образуются при делении урана и плутония, а также являются побочными продуктами при выделении таких промышленно важных металлов, как уран, торий, ниобий, тантал, титан и т. РЗЭ от примесей, разделения и аффинажа РЗЭ и урана, переработки продуктов атомной промышленности [,]. Исследовались разнообразные методы извлечения и разделения РЗЭ и урана, к которым относятся осадительные, кристаллизационные, сорбционные методы [, ].