способ извлечения европия (iii) из растворов солей

Формула изобретения

Способ извлечения европия (III) из растворов солей, включающий флотоэкстракцию с использованием органической фазы и собирателя, отличающийся тем, что в качестве органической фазы используют изооктиловый спирт, а в качестве собирателя используют ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

Eu⁺³+3NaDS=Eu(DS)₃+3Na ⁺,

где Eu⁺³ - катион европия (III),

NaDS - додецилсульфат натрия,

при этом флотоэкстракцию осуществляют при рН 7,5-8,5 и соотношении органической и водной фаз 1/20-1/40.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обогащению, в частности к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции.

Известен способ флотоэкстракционного извлечения кобальта в виде цианидных комплексов (Walkowiak W. Ion flotation and solvent sublation of cobalt cyanides // J. Chem. Biotechnol. 1980. V.30. P.611-619). Извлечение проводили из водных растворов с использованием в качестве коллигенда цетилпиридиний хлорида. Изооктиловый спирт использовался в качестве органической фазы.

Недостатками способа являются длительность процесса, сложный состав извлекаемых комплексов и недостаточно полное извлечение катионов металла.

Известен способ извлечения тяжелых металлов, таких как никель, кобальт и медь, методом флотоэкстракции (K.Т.Valsaraj, G.J.Thoma, L.J.Thibodeaux Nonfoaming adsorptive bubble separation processes // Separations Technology, V.1, Iss. 5, 1991, P.234-244), где в качестве собирателя использовали 8-гидроксохинолин (HQ) (Y.-S.Kim, J-H.Shin, Y-s.Choi, W.Lee, Y.-I.Lee. Solvent sublation using 8-hydroxyquinoline as ligand for determination of trace elements in water samples // Microchemical Journal, V.68, 2001, P.99-107).

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение ионов металлов из растворов.

Известен способ извлечения железа (III), кобальта (II), никеля (II), тория (IV), протактиния (V), урана (VI) с использованием метода флотоэкстракции (Bittner М., Mikilski J. The flotation extraction of Fe (III), Co (II), Ni (II), Th (IV), Pa (V). U (VI) // Nucleonica. 1967. V.12. № 9. P.599-603), принятый за прототип. В качестве собирателей использовали ПАВ тетрадецилсульфат натрия, додециламин гидрохлорид, цетилпиридиний бромид. В качестве органической фазы использовали изооктанол. Процесс проводили в течение 20 минут.

Недостатком способа является невозможность достаточно полного извлечения катионов металлов из растворов.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения катионов европия (III).

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения европия (III) из растворов солей, включающем флотоэкстракцию с использованием органической фазы и собирателя, в качестве органической фазы используют изооктиловый спирт, а в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

Eu⁺³+3NaDS=Eu(DS)₃+3Na⁺,

где Eu⁺³ - катион европия (III), NaDS - додецилсульфат натрия, а при этом процесс флотоэкстракции осуществляют при рН 7,5-8,5 и соотношении органической и водной фаз 1/20-1/40.

Использование в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает увеличение степени извлечения европия (III) в процессе флотоэкстракции. Додецилсульфат натрия является транспортным агентом в рассматриваемом процессе и при этом не расходуется. В растворе катионы европия (III) образуют с додецилсульфатом натрия прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в органическую фазу - изооктиловый спирт.

Параметром извлечения катионов европия (III) является коэффициент распределения К_р . Величину К_р извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Eu⁺³ ] в органической фазе к концентрации [Eu⁺³] в водном растворе соответственно формуле: К=[Eu⁺³]_org /[Eu⁺³]_aq.

Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения катионов европия (III) между водной и органической фазами зависит от рН раствора водной фазы. Осуществление процесса флотоэкстракции при рН 7,5-8,5 также обеспечивает увеличение степени извлечения катионов европия (III) не менее 98%.

Соотношение органической и водной фаз 1/20-1/40 также обеспечивает увеличение степени извлечения катионов европия (III) не менее 98% (получено экспериментально).

Способ осуществляют следующим образом. К водному раствору соли европия (III) добавляют собиратель - ПАВ анионного типа, перемешивают, доводят рН до 7,5-8,5. В качестве ПАВ анионного типа используют додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствует стехиометрии указанной реакции. Затем добавляют органическую фазу, в качестве которой используют изооктиловый спирт, в соотношении органической и водной фазы 1/20-1/40. Флотоэкстракцию проводят в течение 15 мин. После флотоэкстракции раствор анализируют на содержание катионов европия (III).

Способ поясняется примером. Проводят флотоэкстракцию в колонке, выполненной в виде цилиндра, дном которого служил фильтр Шотта. К 200 мл раствора нитрата европия (III) концентрацией 0,001 моль/л добавляли ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в количестве, соответствующем концентрации 0,003 моль/л. рН водного раствора доводили до 7,5-8,5. Раствор переливали в колонку, добавляли 10 мл органической фазы изооктилового спирта и проводили процесс флотоэкстракции в течение 15 мин. После флотоэкстракции раствор, оставшийся в колонке, анализировали на содержание катионов европия (III).

На фиг.1 представлена зависимость коэффициентов распределения ионов европия (III) от рН водных растворов солей. На фиг.2 представлены экспериментальные данные по флотоэкстракции катионов европия (III) из растворов его нитратных солей с применением додецилсульфата натрия. Эксперимент показал, что при значении рН 8,0 извлечение катионов европия (III) из раствора достигает не менее 98%.

Таким образом, способ позволяет достигнуть увеличения степени извлечения европия (III) из раствора его солей.