RU2574921C1 - Method of ion-exchange chromatographic separation of lutecium and ytterbium - Google Patents
Method of ion-exchange chromatographic separation of lutecium and ytterbium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574921C1 RU2574921C1 RU2014139925/02A RU2014139925A RU2574921C1 RU 2574921 C1 RU2574921 C1 RU 2574921C1 RU 2014139925/02 A RU2014139925/02 A RU 2014139925/02A RU 2014139925 A RU2014139925 A RU 2014139925A RU 2574921 C1 RU2574921 C1 RU 2574921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ytterbium
- solution
- ion
- chromatographic separation
- extraction
- Prior art date
Links
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 title claims description 4
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N edta Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000010828 elution Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N sulfonic acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 3
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims 1
- LESFYQKBUCDEQP-UHFFFAOYSA-N tetraazanium;2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(carboxylatomethyl)amino]acetate Chemical compound N.N.N.N.OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O LESFYQKBUCDEQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 15
- -1 Iron (III) ions Chemical class 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 abstract 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LXCIHXPVYQKJAG-UHFFFAOYSA-N N-[aziridin-1-yl-(2-methylaziridin-1-yl)phosphoryl]-N-prop-2-enylprop-2-en-1-amine Chemical compound CC1CN1P(=O)(N(CC=C)CC=C)N1CC1 LXCIHXPVYQKJAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXAPDXVBDZRZKP-UHFFFAOYSA-N O[N+]([O-])=O.OP(O)(O)=O Chemical compound O[N+]([O-])=O.OP(O)(O)=O VXAPDXVBDZRZKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K [O-]P([O-])([O-])=O Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drugs Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Заявляемый способ относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использован в технологии хроматографического разделения лютеция и иттербия.The inventive method relates to hydrometallurgy of rare metals, in particular to a method for the extraction of rare earth elements (REE), and can be used in the technology of chromatographic separation of lutetium and ytterbium.
Известен способ экстракционного извлечения РЗЭ из азотнокислых растворов фосфиноксидом /И.Н. Мартынова и др. Исследование распределения РЗЭ при экстракции из кислых нитратно-фосфатных растворов. Сб. Переработка и физ.-хим. свойства соединений редких элементов. Апатиты, 1984, с. 6-8/. Данный способ неэкономичен из-за применения дорогостоящего триалкилфосфиноксида и его потерь, что требует дополнительных установок для его утилизации. Недостатком является также невозможность полного жидкофазного извлечения РЗЭ из органической фазы.A known method of extraction extraction of REE from nitric acid solutions with phosphine oxide / I.N. Martynova et al. Study of the distribution of REE upon extraction from acidic nitrate-phosphate solutions. Sat Processing and physical chemistry properties of compounds of rare elements. Apatity, 1984, p. 6-8 /. This method is uneconomical due to the use of expensive trialkylphosphine oxide and its losses, which requires additional facilities for its disposal. The disadvantage is the impossibility of complete liquid-phase extraction of REE from the organic phase.
Известен также способ сорбционного извлечения РЗЭ из экстракционной фосфорной кислоты с использованием сорбентов на основе гидратированного фосфата титанила /Э.П. Локшин, В.И. Иваненко, О.А. Тареева и др. Извлечение лантаноидов из фосфорнокислых растворов с использованием сорбционных методов. // ЖПХ, 2009, т. 82, №4, с. 544-551/. К недостаткам способа следует отнести невысокое извлечение РЗЭ (не более 55%) и необходимость проведения предварительной нейтрализации исходного раствора, что усложняет процесс переработки.There is also known a method of sorption extraction of REE from extraction phosphoric acid using sorbents based on hydrated titanyl phosphate / EP. Lokshin, V.I. Ivanenko, O.A. Tareeva et al. Extraction of lanthanides from phosphoric acid solutions using sorption methods. // ZhPKh, 2009, v. 82, No. 4, p. 544-551 /. The disadvantages of the method include the low recovery of REE (not more than 55%) and the need for preliminary neutralization of the initial solution, which complicates the processing process.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ ионообменного хроматографического разделения лютеция, иттербия, тулия и эрбия в колонке с использованием смолы кальцит HCR, насыщенной замедлителем, 2%-ным раствором ЭДТА со скоростью вымывания 3 об./об. ионита в час (0,5 см/мин) через слой смолы /Редкоземельные металлы. // Под ред. Л.Н. Комиссаровой, В.Е. Плющева, М.: ИЛ., 1957, с. 217-218/. Недостатками известного способа являются недостаточная сорбционная емкость катионита, а значит, и сложная последующая операция получения готовой продукции, а также низкая степень извлечения и разделения Lu и Yb.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed method is the method of ion-exchange chromatographic separation of lutetium, ytterbium, thulium and erbium in a column using calcite HCR resin saturated with a moderator, a 2% EDTA solution with a leaching rate of 3 vol./about. ion exchanger per hour (0.5 cm / min) through a layer of resin / Rare earth metals. // Ed. L.N. Komissarova, V.E. Plyushcheva, Moscow: IL., 1957, p. 217-218 /. The disadvantages of this method are the insufficient sorption capacity of cation exchange resin, and hence the complex subsequent operation to obtain the finished product, as well as a low degree of extraction and separation of Lu and Yb.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение емкости катионита, степени извлечения и разделения Lu и Yb.The technical result of the invention is to increase the cation exchange rate, the degree of extraction and separation of Lu and Yb.
Технический результат достигается за счет того, что по способу хроматографического разделения лютеция и иттербия используют гелевый сильносульфокислотный катионит Cybber KX 100, элюирование Lu и Yb проводят 0,3-1,0% раствором аммонийной соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) при скорости подачи элюирующего раствора 0,1-0,5 об./об. ионита в час и величине удельной загрузки 6-10%. В качестве замедлителя использовали ионы железа (III). Использование гелевого сильносульфокислотного катионита Cybber KX 100 обеспечивает повышение емкости на 5% и снижение продолжительности процесса (за 1 час сорбируется на 8% РЗЭ больше).The technical result is achieved due to the fact that according to the method of chromatographic separation of lutetium and ytterbium, a gel strongly sulfonic acid cation exchanger Cybber KX 100 is used, the elution of Lu and Yb is carried out with 0.3-1.0% solution of ammonium salt of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) at a feed rate of the elution solution 0 , 1-0.5 vol./about. ion exchanger per hour and the specific load of 6-10%. Iron (III) ions were used as a moderator. The use of gel strongly sulfonic acid cation exchanger Cybber KX 100 provides an increase in capacity by 5% and a decrease in the duration of the process (more than 1% of REE is adsorbed in 1 hour).
Нижний предел концентрации раствора ЭДТА определяется снижением извлечения лютеция и иттербия, верхний предел - уменьшением степени их разделения.The lower limit of the concentration of EDTA solution is determined by a decrease in the extraction of lutetium and ytterbium, the upper limit is determined by a decrease in the degree of separation.
Нижний и верхний пределы скорости подачи элюирующего раствора обусловлены снижением степени извлечения и разделения лютеция и иттербия.The lower and upper limits of the feed rate of the eluting solution are due to a decrease in the degree of extraction and separation of lutetium and ytterbium.
Нижний предел величины удельной загрузки, определяемой как отношение массы разделяемой смеси к массе катионита, ограничен снижением степени разделения лютеция и иттербия, верхний предел - незначительным снижением соотношения лютеция к иттербию, что может сказаться на качестве готовой продукции.The lower limit of the specific load, defined as the ratio of the mass of the mixture to the mass of cation exchanger, is limited by a decrease in the degree of separation of lutetium and ytterbium, the upper limit is a slight decrease in the ratio of lutetium to ytterbium, which can affect the quality of the finished product.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
ПримерExample
Для осуществления метода хроматографического разделения смесь ионов лютеция и иттербия первоначально сорбировали в верхней части ионита, помещенного в колонку. Затем проводили вымывание ионов путем пропускания комплексообразователя через колонку. В качестве замедлителя использовали ионы железа (III). Процесс разделения Lu и Yb проводили на гелевом сильносульфокислотном катионите Cybber KX 100. Для насыщения РЗЭ использовали азотнокислые растворы, содержащие ионы Lu и Yb с концентрациями 0,1-0,25 г/л.To implement the chromatographic separation method, a mixture of lutetium and ytterbium ions was initially sorbed in the upper part of the ion exchanger placed in the column. Then, the ions were washed out by passing the complexing agent through the column. Iron (III) ions were used as a moderator. The separation of Lu and Yb was carried out on Cybber KX 100 gel strongly sulfonic acid cation exchanger. Nitric acid solutions containing Lu and Yb ions with concentrations of 0.1-0.25 g / L were used to saturate REE.
При осуществлении экспериментов варьировали основные факторы ионообменного разделения Lu и Yb: в качестве элюента применяли 0,3-1,0%-ный раствор аммонийной соли ЭДТА с величиной рН в интервале 8,0-8,4, при различной скорости элюирования 0,1-0,5 об./об. в час и величине удельной загрузки ионита 6-10%.During the experiments, the main factors of the ion-exchange separation of Lu and Yb were varied: a 0.3-1.0% solution of EDTA ammonium salt with a pH in the range of 8.0-8.4, with different elution rates of 0.1 was used as an eluent -0.5 vol./about. per hour and the specific charge of the ion exchanger is 6-10%.
На выходе из системы элюент собирали отдельными фракциями, измеряли величину рН и анализировали на содержание Lu и Yb методами атомной абсорбционной и атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (MC-ICP).At the system exit, the eluent was collected in separate fractions, the pH value was measured, and the contents of Lu and Yb were analyzed by inductively coupled plasma atomic absorption and atomic emission spectroscopy (MC-ICP).
Параллельно процесс проводили по способу-прототипу. Данные приведены в табл. 1.In parallel, the process was carried out according to the prototype method. The data are given in table. one.
Установлено, что емкостные показатели по РЗЭ для Cybber KX 100 на 5% выше аналогичных показателей прототипа, по кинетическим параметрам - на 8% (извлечение РЗЭ за 1 час контакта фаз для Cybber KX 100 составило 98,8%, для кальцита HCR - 91,1%).It was found that the REE capacitance values for Cybber KX 100 are 5% higher than the similar prototype parameters, by 8% in kinetic parameters (REE extraction for 1 hour of phase contact for Cybber KX 100 was 98.8%, for calcite HCR - 91, one%).
В результате проведенных экспериментов установлено, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет снизить продолжительность процесса на 8%, повысить емкость катионита по РЗЭ на 5%, а также увеличить концентрацию лютеция в выделенных фракциях элюата в 2 раза и, соответственно, повысить степень его извлечения ~ на 10% и степень разделения лютеция и иттербия в 1000 раз, что приводит к улучшению качества элюатов и дает возможность повысить эффективность процесса хроматографического разделения, сделав его незаменимым для получения чистых препаратовAs a result of the experiments, it was found that the proposed method compared with the prototype allows to reduce the duration of the process by 8%, increase the capacity of cation exchanger by REE by 5%, and also increase the concentration of lutetium in the selected fractions of the eluate by 2 times and, accordingly, increase the degree of its extraction ~ 10% and the degree of separation of lutetium and ytterbium 1000 times, which leads to an improvement in the quality of eluates and makes it possible to increase the efficiency of the chromatographic separation process, making it indispensable for obtaining true drugs
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2574921C1 true RU2574921C1 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686502C1 (en) * | 2018-12-17 | 2019-04-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of extracting lutetium (iii) from solutions of salts |
| RU2741009C1 (en) * | 2020-09-11 | 2021-01-22 | Линчевский Дмитрий Александрович | Method of separating lutetium and ytterbium by chromatography |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2783125A (en) * | 1949-07-21 | 1957-02-26 | Produits Chim Terres Rares Soc | Treatment of monazite |
| EP0265547A1 (en) * | 1986-10-30 | 1988-05-04 | URAPHOS CHEMIE GmbH | Method of recovering rare earths, and in a given case, uranium and thorium from heavy phosphate minerals |
| PL272533A2 (en) * | 1988-05-16 | 1989-02-20 | Politechnika Krakowska | Method of recovering lanthanides from phospogypsum wastes |
| EP0522234A1 (en) * | 1991-07-01 | 1993-01-13 | Y.G. Gorny | Method for extracting rare-earth elements from phosphate ore |
| RU2062810C1 (en) * | 1993-08-16 | 1996-06-27 | АОО "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method for selective extraction of scandium form hydrochloric solutions |
| RU2211721C2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-09-10 | Производственное объединение "МАЯК" | Method of chromatographic fractionation of rare-earth and transplutonium elements |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2783125A (en) * | 1949-07-21 | 1957-02-26 | Produits Chim Terres Rares Soc | Treatment of monazite |
| EP0265547A1 (en) * | 1986-10-30 | 1988-05-04 | URAPHOS CHEMIE GmbH | Method of recovering rare earths, and in a given case, uranium and thorium from heavy phosphate minerals |
| PL272533A2 (en) * | 1988-05-16 | 1989-02-20 | Politechnika Krakowska | Method of recovering lanthanides from phospogypsum wastes |
| EP0522234A1 (en) * | 1991-07-01 | 1993-01-13 | Y.G. Gorny | Method for extracting rare-earth elements from phosphate ore |
| RU2062810C1 (en) * | 1993-08-16 | 1996-06-27 | АОО "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Method for selective extraction of scandium form hydrochloric solutions |
| RU2211721C2 (en) * | 2001-07-06 | 2003-09-10 | Производственное объединение "МАЯК" | Method of chromatographic fractionation of rare-earth and transplutonium elements |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МИХАЙЛИЧЕНКО А.И. и др. Редкоземельные металлы, М.,Металлургия, 1987, с.90-101. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2686502C1 (en) * | 2018-12-17 | 2019-04-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of extracting lutetium (iii) from solutions of salts |
| RU2741009C1 (en) * | 2020-09-11 | 2021-01-22 | Линчевский Дмитрий Александрович | Method of separating lutetium and ytterbium by chromatography |
| RU2741009C9 (en) * | 2020-09-11 | 2021-06-22 | Линчевский Дмитрий Александрович | Method of separating lutetium and ytterbium by chromatography |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhengyan et al. | Process optimization of rare earth and aluminum leaching from weathered crust elution-deposited rare earth ore with compound ammonium salts | |
| Ang et al. | The effectiveness of ion exchange resins in separating uranium and thorium from rare earth elements in acidic aqueous sulfate media. Part 2. Chelating resins | |
| Zawisza et al. | Determination of rare earth elements by spectroscopic techniques: a review | |
| Ladeira et al. | Uranium recovery from industrial effluent by ion exchange—column experiments | |
| CN103014380B (en) | Method for separating neptunium from uranium product by TEVA-UTEVA extraction chromatographic column | |
| US20210189519A1 (en) | Ligand assisted chromatography for metal ion separation | |
| Helaly et al. | Extraction of cerium (IV) using tributyl phosphate impregnated resin from nitric acid medium | |
| Turanov et al. | Adsorption of lanthanides and scandium ions by silica sol-gel material doped with novel bifunctional ionic liquid, trioctylmethylammonium 1-phenyl-3-methyl-4-benzoyl-5-onate | |
| Avdibegović et al. | Efficient separation of rare earths recovered by a supported ionic liquid from bauxite residue leachate | |
| Rychkov et al. | Selective ion exchange recovery of rare earth elements from uranium mining solutions | |
| Pin et al. | A triple tandem columns extraction chromatography method for isolation of highly purified neodymium prior to 143 Nd/144 Nd and 142 Nd/144 Nd isotope ratios determinations | |
| Hussein | Successive uranium and thorium adsorption from Egyptian monazite by solvent impregnated foam | |
| José et al. | Pre-concentration and partial fractionation of rare earth elements by ion exchange | |
| Rychkov et al. | Rare earth element preconcentration from various primary and secondary sources by polymeric ion exchange resins | |
| Turanov et al. | Extraction of REEs (III), U (VI), and Th (IV) with acidic phosphoryl-containing podands from nitric acid solutions | |
| RU2574921C1 (en) | Method of ion-exchange chromatographic separation of lutecium and ytterbium | |
| Yousefi et al. | On-line surfactant-based extraction using ion-pair microparticles combined with ICP-OES for simultaneous preconcentration and determination of rare earth elements in aqueous samples | |
| Aly et al. | Kinetics and thermodynamics of uranium adsorption from commercial di-hydrate phosphoric acid using D2EHPA-impregnated charcoal | |
| Jernström et al. | On-line separation of Pu (III) and Am (III) using extraction and ion chromatography | |
| CN105664845A (en) | Compound adsorbent for absorbing rubidium ions as well as preparation method and application of compound adsorbent | |
| CN111621652B (en) | Separation method for separation of neptunium from samples to be tested | |
| Orlandini et al. | Cation-Exchange Separation of Scandium from the Rare-Earth Elements | |
| Rabie et al. | Adaptation of anion exchange process to decontaminate monazite rare earth group from its uranium content | |
| XIONG et al. | Adsorption of ytterbium (III) from aqueous solution by SQD–85 resin | |
| Shatrova et al. | A Comparative study of methods of the dynamic fractionation of rare earth elements in soils |