Разделение близких по свойствам РЗЭ с использованием колебательной экстракции

 

Афонин М.А., Баулин А.А., Лебедев Г.А.

 

Санкт-Петербургский Государственный Технологический Институт

(Технический Университет)

 

Использование жидко-жидкостной экстракции, управляемой колебательной реакцией дает возможность разделять близкие по своим химическим свойствам  элементы, благодаря использованию многократного повторения экстракции/реэкстракции в одном экстракторе.

Было осуществлено экспериментальное разделение пары Nd/Pr в двух экстракторах, соединенных сплошной жидкой мембраной (0.5 М ТБФ в тетродекане). Инициатором экстракции/реэкстракции являлась  периодическая реакция Белоусова-Жаботинского (БЖ), протекавшая в водных фазах обоих экстракторов. В водных фазах обоих экстракторов находились эквимолярные растворы NdNO3 и PrNO3 в 6 M NaNO3 в присутствии компонентов БЖ – нитрата церия,  бромата калия и малоновой кислоты. Был исследован режим работы проточного реактора полного перемешивания – реактивы непрерывно поступали в водную фазу экстракторов, и водная фаза непрерывно отбиралась так чтобы обеспечить одинаковый объем водных фаз в обоих реакторах в течение всего эксперимента. В экстракторах проводилось перемешивание водной фазы без образования эмульсии, в верхней части обоих экстракторов имелся толстый слой органической фазы, из которого ее отбирали для организации перемещения жидкой мембраны между экстракторами.

Образцы водной фазы (5-7 мл) для измерения концентраций металлов отбирались каждые 5-7 минут из  обоих реакторов. Окислительно-восстановительный потенциал измерялся в течение всего эксперимента с частотой 20 Гц. В части опытов производилось спектрофотометрирование органической фазы, перемещавшейся через проточную кювету, с частотой 0,125 Гц. Было исследовано влияние концентрации азотной кислоты и скорости перекачивания жидкой мембраны. В водной фазе максимальная степень обогащения пары Pr/Nd достигла 1,3 для одного экстрактора, а степень обогащения пары Nd/Pr достигла того же значения для другого экстрактора. Была обнаружена зависимость амплитуды колебаний степени обогащения от частоты окислительно-восстановительного потенциала (высокочастотные колебания оксилительно-восстановительного потенциала модулировались низкочастотными колебаниями, частота которых совпадала с частотой колебаний степени обогащения, имевших большую амплитуду).

Полученные данные говорят о возможности данного метода для разделения близких по химическим свойствам элементов.