ترجمه جداسازی اسکاندیوم از یوتریوم لانتانیدها در لجن قرمز بوسیله روش ترکیبی تبادل یونی

توضیحات

 عنوان فارسی: جداسازی گزینشی و تعیین میزان اسکاندیوم از یوتریوم و لانتانیدها در لجن قرمز بوسیله روش ترکیبی تبادل یونی / استخراج حلال

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Selective separation and determination of scandium from yttrium and lanthanides in red mud by a combined ion exchange/solvent extraction method

چکیده

اسکاندیوم که در لجن قرمز، محصول جانبی تولید آلمینیوم با غلظت قابل ملاحظه­ای از لحاظ اقتصادی وجود دارد، می­تواند از عناصر اصلی و ناچیز، همچنین از یوتریوم و لانتانیدها بوسیله توسعه روش ترکیبی تبادل یون / استخراج حلال بصورت گزینشی جدا شود. بعد از گداختن مناسب بورات / کربنات لجن قرمز، محلول نمونه از تبادلگر یونی Dowex 50W-X8 عبور داده شد و عناصر اصلی مانند آهن، آلمینیوم، کلسیوم، سلیسیوم، تیتانیوم، سدیم همچنین مقادیر ناچیز نیکل، منگنز، کروم و وانادیوم بوسیله شستشو با اسید کلریدریک 75/1 مولار حذف شدند. اسکاندیوم، یوتریوم و لانتانیدها بصورت کمی بوسیله شستشوی متوالی با اسید کلریدریک 6 مولار بدست آمدند. با استفاده از استخراج کننده دی (2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید در هگزان، اسکاندیوم بصورت گزینشی و تقریباً بصورت کمی در فاز آلی استخراج شد، درحالیکه یوتریوم و لانتانیدها در فاز آبی باقی ماندند. بوسیله پیش دفع مناسب فاز آلی، اسکاندیوم بخوبی بصورت کمی با خلوص بالا در فاز آبی بازیابی شد. شرایط آزمایشگاهی، شامل pH محلول­های استخراج شده، نسبت فاز آبی به آلی و زمان تماس برای دست یابی به نسبت­های توزیع بالا و استخراج گزینشی بررسی شدند. در این روش همه تداخلات طیفی برای تعیین اسکاندیوم به روش اسپکترومتری نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی حذف شدند و حد شناسایی بسیار پایین در محدوده ng/g بدست آمد، که امکان تعیین سطوح بسیار کم اسکاندیوم در ماتریس­های پیچیده را فراهم می­نماید. اعتبار فرآیند تشریح داده شده روی ماده مرجع بوکسیت BX-N از ANRT (موسسه ملی فنی تحقیقاتی، فرانسه) تست شد و روش روی نمونه­های لجن قرمز که از تولید آلمینیوم یونان تهیه شده بود تایید گردیدند.

کلمات کلیدی: اسکاندیوم، لجن قرمز، لانتانیدها، یوتریوم، استخراج انتخابی، اسپکترومتری پلاسمای جفت شده القایی

مقدمه

اسکاندیوم بخاطر کمیابی و همچنین خصوصیات فلزکاری نسبتاً سخت بسیار گران است، اما کاربردهای جدید مخصوصاً در تحقیقات لیزر باعث توجه بالایی به تعیین دقیق آن و تولید با خلوص بالای آن شده است [1]. منشاء معدنی مشخص برای اسکاندیوم شناخته نشده است و عمدتاً بعنوان محصول جانبی تولید اورانیوم و تنگستن، همچنین از استخراج معدنی اپاتیت و تیتانومگنتیت بدست می­آید [2و3]. این منابع تجاری اسکاندیوم در موارد کمی بیش از 02/0% اکسید اسکاندیوم دارند. در صورت استفاده از زائدات اورانیوم استخراج اسکاندیوم بخاطر سطح رادیواکتیوی بالا مخاطرات محیط زیستی دارد [4]. از نقطه نظر شیمیایی اسکاندیوم شاید بدلیل شعاع یونی کوچک (83/0 آنگستروم) و اینکه در طبیعت عموماً همراه با یوتریوم و لانتانیدها کشف می­شود، بیشتر شبیه آلمینیوم و همچنین یوتریوم و لانتانیدها باشد [5].

مشخص شده است که حین پردازش بوکسیت همه اسکاندیوم، یوتریوم و لانتانیدهای حاضر در لجن قرمز، محصول جانبی تولید آلمینیوم، تجمع می­کنند و غنی می­شوند [6]. نمونه­های لجن قرمز بررسی شده غلظت اسکاندیوم بالا و یکنواخت 130 میکروگرم اسکاندیوم بر روی گرم لجن قرمز، متناظر با 02/0% اکسید اسکاندیوم نشان دادند، علاوه بر این غلظت مجموع لانتانیدها و یوتریوم بیش از 1/0% نشان دادند. برای دستیابی به اکسید اسکاندیوم با خلوص بالا از لجن قرمز، جداسازی اسکاندیوم از لانتانیدها، یوتریوم و از عناصر اصلی مانند آهن، آلمینیوم، کلسیم، سیلسیوم، تیتانیوم و سدیم موجود در محدوده درصد لجن قرمز مهم است. جداسازی اسکاندیوم همچنین بدلیل دقت و تعیین تداخل آزاد در ماتریس­های پیچیده با
روش­های تجزیه­ای زیادی ضروری است [7].

روش­های استفاده شده برای جداسازی اسکاندیوم از یوتریوم و لانتانیدها براساس جداسازی تبادل یونی بوسیله کاتیون [12-8]، آنیون [14و13] یا تبادلگرهای یونی گزینشی [16و15] و توسط استخراج حلال [18و17و1] هستند. اما در اکثر مواقع فقط روش­های جداسازی لانتانید-اسکاندیوم منفرد یا جداسازی اسکاندیوم از مخلوط­های ساخته شده از بعضی لانتانیدها بدون تست کردن سیستماتیک ماتریس­های پیچیده بررسی شدند. بوسیله روش­های جداسازی تبادل یون مشخص شده است که اسکاندیوم یا نرخ واکنش تبادل آهسته داشت یا بازدهی شست و شو بصورت کمی نبود، یا تبادلگرهای یونی استفاده شده برای تعداد زیادی چرخه­های کاری قابل کاربرد نبودند.

در این تحقیق روش استخراج با حلال برای جداسازی گزینشی و کمی اسکاندیوم از ماده ضایعاتی لجن قرمز که ترکیب پیچیده­ای دارد توسعه داده شده است. نظر باینکه استخراج کننده دی (2-اتیل هگزیل) فسفریک اسید (که DEHPA, (RO)₂POOH, R=C₈H₁₇) در هگزان استفاده شده است که استخراج کننده موثر برای جداسازی لانتانیدها است [19] و همچنین در گیاهان بسیاری در عملیات برای بازیابی اورانیوم از فسفات­ها استفاده شده است [20]. DEHPA بدلیل اینکه دسترسی آسان، خالص سازی آسان و انحلال پذیری بسیار کم در فاز آبی اسیدی دارد مزیتی بر دیگر استخراج کننده­ها دارد [21].

عوامل بسیاری مانند pH، غلظت استخراج کننده، نسبت فاز آبی به آلی، زمان تماس و عامل پیش دفع کننده بر روی عملکرد استخراج تاثیر دارند و جهت جداسازی گزینشی و بازیابی کمی اسکاندیوم بررسی شدند. غلظت­های اسکاندیوم، یوتریوم و لانتانیدها در هر مرحله جداسازی در فاز آبی متناظر بوسیله اسپکتروسکوپی نشر اتمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-AES)، با در نظر گرفتن تداخلات اجزاء اصلی لجن قرمز و تداخلات زیرلانتانیدی تعیین شدند. اجزاء اصلی و دیگر اجزاء ناچیز لجن قرمز بصورت پیشرفته بوسیله تبادلگر کاتیونی مناسب جداسازی شدند [11و9].

روش آزمایش

ابزار و دستگاه

همه اندازه گیری­های ICP-AES با اسپکترومتر نشر اتمی ICP برانگیخته شده بوسیله نیتروژن (ژوبین یوون، مدل JY 38) که دارای تفکیک پذیری 006/0 نانومتری، بدست آمده توسط مونوکروماتور زرنی-ترنز با شبکه 3600 شیار بر میلی متر، است که برای مرتبه اول می­درخشد. پارامترهای عملیاتی ابزاری در جدول 1 داده شده­اند.

اسکاندیوم در حساس­ترین خط در 384/361 نانومتر، همچنین در 074/363 نانومتر اندازه گیری شد. خط آخری توزیع نشده­ترین طول موج با حساسیت کافی بود که در مطالعه قبلی برای بوکسیت­ها و نمونه­های لجن قرمز انتخاب شده بود [6]. برای دیگر لانتانیدها و یوتریوم طول موج­های گزارش شده در تحقیق مشابه استفاده شدند. در اکثر حالات لانتانیدهای نماینده در طول موج­های متناظرشان بعنوان مثال لانتانیوم برای لانتانیدهای سبک، یوروپیوم برای موارد متوسط، یوتربیوم برای موارد سنگین و یوتریوم تعیین شدند. اندازه گیری­های کمی با استفاده از منحنی­های کالیبراسیون برای اسکاندیوم، یوتریوم و لانتانیدها در محفظه مشابه بعنوان نمونه­های آنالیز شده انجام شدند. در بعضی حالات نیز روش اضافه کردن استاندارد استفاده شد. اجزاء اصلی و برخی اجزاء ناچیز لجن قرمز نیز بوسیله ICP-AES در طول موج­های متناظرشان تعیین شدند

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.