Введение к работе
. Актуальность проблемы. Редкоземельные элементы в настоящее время находят применение в самых современных областях науки и техники. Получение и использование высокочистых элементов непрерывно возрастает. Эта тенденция прогнозируется на ближайшие несколько десятков лет. Разделение 15 лантанидов, скандия и иттрия является одной из наиболее сложных задач неорганической химии. Основным промышленным методом разделения является экстракционный. Наибольшие сложности в случае применения экстракционного метода разделения возникают при разделении элементов иттриевой подгруппы. Это, главным образом, связано с ограниченным числом селективных экстрагентов, пригодных для разделения. Чаще всего используются для этих целей кислые экстрагенты — фосфорорганические кислоты (ФОК) или хелатные соединения (теноилтрифторацетон и другие р—дикетоны). Эти экстрагенты имеют ряд серьезных недостатков, осложняющих их практическое использование (ограниченная растворимость, низкая емкость, возможность образования полимерных соединений и необходимость использования токсичных ароматических разбавителей и пр.).
Поэтому совершенствование экстракционной технологии разделения иттриевых элементов является важной задачей. Для ее решения, как нам кажется, наиболее оптимальны поиск и совершенствование комбинированных экстракционных систем на основе применения малоселективных экстрагентов и селективных комплексонов в водных растворах.
Указанные системы с комплексонами достаточно хорошо зарекомендовали себя в радиохимической технологии при отделении актинидных элементов от лантанидов. В этой области существует ряд вопросов, связанных с разделением редкоземельных элементов осколочной группы, которые также можно успешно решать в экстракционных системах с комплексоном.
Целью работы являлось детальное изучение экстракционных систем на основе карбоновых кислот, имеющих ряд серьезных технологических преимуществ по сравнению с нейтральными фосфорорганическими реагентами: не требуют применения высаливателя, одновременно могут
быть использованы для большого числа вспомогательных операций: концентрирования, конверсии солей, регенерации комплексом и т.д.
В качестве конкретного объекта исследований были выбраны цериевая и иттриевая подгруппы природных лантанидов, а также радиоактивные изотопы лантанидов из продуктов деления и облученных мишеней, представляющие определенную ценность для использования в научных исследованиях, медицине и других областях.
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.
На основании детального изучения экстракционных систем на основе нейтральных фосфорорганических соединений (НФОС), представляющих основные классы экстрагентов (фосфаты, фосфонаты, фосфиноксиды), нафтеновых кислот и наиболее селективных комплексонов — зтилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), нитрилотриуксусной кислоты (НТА), диэтилентриаминпентауксуснои кислоты (ДТПА) — выбраны оптимальные условия проведения экстракционных процессов разделения и даны рекомендации к их практическому использованию. На защиту выносится:
сравнительный анализ различных смешанных экстракционных систем на основе нейтральных и кислых экстрагентов и водорастворимых комплексонов; выводы о преимуществе применения в ряде процессов разделения иттриевых РЗЭ и радиоактивных лантанидов экстракционной системы нафтеновые кислоты — комплексон;
результаты изучения кинетических особенностей комплексообразо — вания и обмена катионов соседних лантанидов и их комплексонатов в системах на основе нафтеновые кислоты — комплексон; выводы о промышленной пригодности этих систем;
обоснование необходимости и возможности применения иона вытеснителя для разделения радиоактивных препаратов РЗЭ, находящихся в растворе, как правило, в микроконцентрациях.
Практическая значимость определяется возможностью использования всех изученных в работе закономерностей и полученных параметров для расчета и практического разделения природных РЗЭ иттриевой подгруппы и радиоактивных лантанидов цериевой подгруппы.
Апробация работы. Результаты работы доложены на 9 Всесоюзной конференции по экстракции (Адлер, 1991 г.) и Международной конференции по жидкостной экстракции ISEC90 (Киото, Япония). Публикации. По материалам работы опубликованы 2 статьи (одна в международном и одна в российском журнале) и 4 тезисов докладов на международной и всесоюзной конференциях.
Объем работы. Диссертация изложена на /05страницах машинописного текста, включает 20 рисунков, 4п таблиц и состоит из пяти глав, включая введение и литературный обзор, выводов и списка литературы из ^^/наименований.