Способ выделения европия

Способ выделения европия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>1000470 (61) Дополнительное к авт. свид-ву-(22) Заявлено 220681 (21) 3306173/23-26 с присоединением заявки Мо -— (23) ПриоритетОпубликовано 280283. Бюллетень М 8

Дата опубликования описания 280233 (И) М. Кл.

С 25 В 1/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 669.861 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Серебренников, Е. Б. Чернфв и W,;,-.;:Герман

- «г, ..-.з / с

/ =.; ..... - -:=;.,t

Томский ордена Октябрьской РевДлюцик,,)т о д@н яз уру) ового

Красного Знамени государстваднсь(й -:университет им.В.В.Куйбышева (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЕВРОПИЯ

Изобретение относится к редкометальной промышленности и промышленности химических реактивов и может быть использовано в цветной металлургии, редкометальной промышленности, ядерной технике, в производстве химических реактивов и т.д.

Известны способы выделения индиви— дуальных редкоземельных элементов из смесей ионным обменом, экстракцией, фазовым обменом растворов солей редкоземельных элементов с амальгамами щелочных металлов, электролизом на жидких и твердых катодах 1 1 g.

Известен также способ выделения европия из раствора смеси солей редкоземельных элементов путем электролиза на жидком катоде. Процесс ведут из сернокислых растворов на ртутном катоде 121.

Недостатком известного способа является использование металлической ртути, пары которой токсичны и вредно действуют на организм. Кроме того, при электролизе растворов солей р.з. элементов наряду с европием происходит частичное .восстановление ионов самария и иттербия до двухвалентного состояния, которые также образуют малорастворимые соединения с сульфат-ионами и выпадают в осадок, препятствуя тем самым процессу полного выделения европия из смесей редкоземельных элементов.

Цель изобретения — улучшение условий труда, ускорение процесса при сохранении высокой степени выделения европия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделения европия из раствора смеси солей редкоземельных элементов путем электролиза на жидком катоде в качестве раствора смеси солей редкоземельных

15 элементов используют цитратный раствор и процесс ведут в присутствии фосфатсодержащего соединения, в качестве жидкого катода используют индиево-галлиевый катод и электролиз

20 ведут при потенциале катода -1,9 В относительно насыщенного каломельного электрода.

Фосфатсодержащее соединение используют в количестве, обеспечивающем соотношение ионов европия и фос- фат-ионов (1-1,5): (1-3) .

Способ осуществляется в электролизере, который представляет собой корпус, разделенный проницаемой диафрагмой на катодное и анодное прос1000470 транства. В катодное пространство помещают 25 мл децимолярного лимоннокислого раствора р.з. элементов и фосфата калия с рН 8, причем соотношение должно находиться в пределах (1-1,5):(1-3). При меньших соотношениях происходит неполное выделение европия из смеси р.з. элементов за 3= счет недостатка ионов РО, при боль ших — резко увеличивается степень использования электроэнергии на побочные процессы (тепловое разогрева1 ние электролита и т.д. ) . . В качестве катода используется индиево-галлиевая эвтектика с т.пл.

15,8 С, а в качестве анода — платио новая проволока. Площадь индиевогаллиевого катода составляет 12,4 см

Для перемешивания электролита производится барботаж азота, очищенного от О, СО и Н20, через раствор, помещенный в к ат одное прос Франс тв о .

Потенциал индиево-галлиевого катода поддерживают постоянным, равным

1,9 В относительно насыщенного каломельного электрода (Н.К.Э. ) в течение всего времени электролиза. При более положительных потенциалах индиево-галлиевого катода скорость восстановления Eu+ до Еи значитель+ но уменьшается. При более отрицательных потенциалах увеличивается конкрурирующее влияние процесса восстановления водорода на катоде, тем самым значительно уменьшается выход

Eu+

В результате электролиза происходит восстановление Еи до Еи, который образует малорастворимую соль с присутствующими в растворе ионами

PO и находится в нем в виде мелко4 дисперсной взвеси, которая не блокирует индиево-галлиевый катод и тем самым не препятствует полному протеканию процесса восстановления Еи до Eu . Другие р.з. элементы, в том -т числе самарий и иттербий, остаются в растворе и могут быть отделены от

Eu (POy)< фильтрованием.

Эффективность процесса может быть охарактеризована двумя параметрами: степенью полноты выделения целевого продукта, в данном случае европия, или селективностью процесса, что достигается в предлагаемом изобретении быстротой выделения целевого продукта, т.е. временем, затраченным при выделении целевого продукта. Выполнение целевой задачи согласно первому параметру возможно и при других потенциалах катода, а именно от -1,7 до -2,2 В относительно н.к.э положительнее и отрицательнее котоРых процесс восстановления Eu+ до

Ец+ практически прекращается. Однако при более положительном потенциа50

Использование иона РО4 в качест3 ве осадителя базируется на его свойстве образовывать в этих условиях в электролите мелкодисперсную взвесь, которая не блокирует индиево-галлиевый катод и тем самым не препятствует полному протеканию процесса восстановления Ец+ до Eu+ При использовании других осадителей р.з. ионов в двухвалентном состоянии, 9 например SO, С 04, СО> и т.д., достичь полного выделения европия невозможно. В одном случае это сопряжено с образованием осадка на поверхности катода, в связи с чем происхо.— дит его блокировка, как это наблюйдается в присутствии ионов SO4 . При использовании, например СО> не образуется малорастворимого соединения ле индиено-галлиевого катода, чем

-l 9 В относительно н.к.з., скорость восстановления Eu+ до Еи значительно уменьшается. Уменьшение же скорости восстановления Еи до Ец+ приводит к увеличению времени, необходимого для выделения определенного количества европия. Аналогичный результат получается и при потенциалах катода более отрицательных, чем

-1,9 В относительно нас.к .э., с той лишь разницей, что уменьшение выхода Еи объясняется в этом случае -2 увеличением скорости восстановления и он ов в од о рода н а и нди ев о- г алли ев ом

15 катоде. Таким образом, выбор потенциала катода в виде единичного значения продиктован полученными экспериментальными результатами.

Цитратные растворы выбраны в связи с тем,,что восстановление р.з. ионов из растворов простых солей на индиево-галлиевом катоде практически не протекает из-за низкого значения рН (3)., в результате чего происходит восстановление лишь ионов водорода. Увеличение рН приводит к выпадению гидроксидов р. з. элементов .

P.ç. ионы в водном растворе могут находиться в щелочной области (рН 7t 7) лишь в присутствии комплексообразующегося агента, роль которого в этом случае выполняет лимонная кислота.

Что же касается возможности использования других комплексообразующих агентов, то следует указать, что при их применении, в частности этилендиаминоуксусной кислоты, нитрилотриуксусной кислоты, пирофосфата натрия и T.ä., происходит уменьшение скорости восстановления Eu+ äî Eu+ с

40 выделением последнего в виде Euy(POg)

Поэтому предлагаемый комплексообразующий агент — лимонная кислота позволяет достичь в данном случае оптимальную скорость восстановления

45 Еи до Eu+ с выделением последнего в ниде Еи (РО, )2 .

1000470

Формула изобретения

Составитель О. Эобнин

Редактор В. Петраш Техред A. Бабинец, Корректор! С. Шекмар

Заказ 1282/24 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Еи<2 что связано, по всей вероятности, с .невозможностью достичь в этих условиях произведения растворимости данного соединения„ Таким образом,. использование ионов РО в качестве

4 осадителя в данном случае соответствует цели изобретения.

Изобретение имеет следующие преимущества. Вместо токсичной ртути в качестве катода используется жидкий индиево-галлиевый сплав, тем самым улучшается охрана труда. В противоположность прототипу на индиевогаллиевом катоде происходит лишь восстановление Eu+ äî Еи<, в то время как другие р.з. ионы не претер- 15 певают изменений, что позволяет увеличить селективность отделения евро1 пия от других р.з. элементов в цитратных растворах. Например, при электролизе цитратных растворов Ец, 30 содержащих ионы Зв+1и Gd+, в присутствии КЭРО4 на индиево-галлиевоМ электроде в течение 10 мин выцеляют

Euy(PO4)g с содержанием микропримесей других р. з . элементов менее О, 1% . 25 для достижения аналогичного результата по способу-прототипу необходимо как минимум двукратное проведение процесса электролитического разделения этих элементов. 30

Выделение европия из смеси р.з. элементов предлагаемым способом происходит со значительно меньшей затратой времени. Так, при электролизе цитратных растворов (С = 16 г/л Ln+ ) . З5 концентрата гадолиния, содержащего по данным спектрального анализа 5,1% европия, на индиево-галлиевом като де в течение 5 мин выделяют 0,22 г

Eu>(PO4 )1, что составляет 28,8% евро-40 пия (в пересчете на металл) от исходного. Аналогичный результат по способу-прототипу достигается за.3540 мин электролиза.

Электролиз цитратных растворов европия н смеси с другими р.з. эле- 45 ментами на индиево-галлиевом катоде поэволяет, более полно выделять европий, так как образующийся фосфат европия (II) находится в растворе в виде взвеси и не блокирует индие-. во-галлиевый катод. При электролизе же по способу.-прототипу сульфат европия, осаждаясь на ртутном катоде, блокирует его поверхность, тем самым препятствует дальнейшему более + полному восстановлению Еи до Ец

1. Способ выделения европия из раствора смеси солей р чкоземельных элементов путем электролиза на жидкомкатоде, отлич ающийс я тем, что, с целью улучшения условий труда, повышения селективности выделения целевого продукта и ускорения процесса,. в качестве раствора смеси солей редкоземельных элементов используют цитратный раствор и процесс ведут в присутствии фосфатсодержащего соединения, в качестве жидкого катода используют индиево-галлиевый катод и электролиз ведут при потенциале катода -1,9 В относительно насыщенного каломельного электро даi

2. Способ по ï. 1, о т л и ч а юшийся тем, что используют фосфатсодержащее соединение в количестве, обеспечивающем соотношение ионов европия и фосфат-ионов (1-1,5):(1-3), Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зеликман A.Н. и др. Металлургия редких металлов. М., Металлургия, 1978, с. 514-529.

2. Серебренников В.В ° Химия редкоземельных элементов, Томск, изд-во

Томского ун-та, 1961, т. 2, с. 408, 424, 425.