尋找負序(提取稀土元素)

尋找負序(提取稀土元素)

用鹼性硝酸鹽萃取劑從硝酸鹽介質中提取鑭系元素時,從左向右呈現出明顯的下降趨勢。Binnemans小組(SOLVOMET KU Leuven)最近在《RSC進展》(RSC Advances)上發表了一篇名為《硝酸鹽介質經鹼性萃取後有機相中鑭離子的形成》(Speciation of lanthanide ions in The organic phase after extraction from nitrate media by basic extrac)的文章,首次解釋了這一現象。(Leuven,25/10/2018)

一般情況下,鑭系元素從左向右萃取量增加。這種行為被稱為“正序列”。這種行為的根源可以從三價鑭系離子的電荷密度隨原子序數的增加而增加這一現象中找到。

負序的

然而,一些萃取系統表現出偏離行為。例如,一些羧酸萃取劑對輕稀土元素(LREE)的萃取量隨著原子序數的增加而增加,然後達到最大值,對重稀土元素(HREE)的萃取量再次下降。一個顯著的例子是用季銨鹽(作為基本的萃取劑/陰離子交換劑)從硝酸鹽介質中萃取鑭系元素,其行為完全相反:在鑭系元素中,從左到右的分佈比線性下降。LREE比HREE更容易被提取。這種現象也被稱為“負序”。

這種奇怪行為的確切科學原因還沒有完全闡明。一般來說,研究人員認為這可能是由於硝酸鹽配體在與HREE中較小的三價離子進行配位時所經歷的空間位阻效應造成的。然而,證明這一理論的實驗證據還沒有。

RSC Advances

Binnemans教授的團隊希望通過在《RSC Advances》雜誌上發表的這項工作,闡明用鹼性硝酸鹽萃取劑萃取三價鑭系離子的機理和負序的起源。利用多種互補光譜技術,研究了稀土配合物在有機相中的結構。

結合不同技術的研究結果,得出了同一種稀土離子形成的結論:一種由五種硝酸鹽配體配位的三價稀土離子。此外,他們還發現鑭系中心與硝酸鹽配體配位鍵的鍵長隨離子半徑的增大呈線性減小。因此,空間效應很可能不會影響複合體的結構。

研究人員最終得出結論,萃取體系中鑭系元素在有機相中的形態可能找不到其負萃取行為的原因,而應在萃取混合物的水相中尋找原因。

Bieke Onghena, Eleonora Papagni, Ernesto Rezende Souza, Dipanjan Banerjee, Koen Binnemans和Tom Vander Hoogerstraete,硝酸鹽基萃取劑萃取後有機相鑭離子形態的研究進展(2018),8,32044, DOI: 10.1039/c8ra06712k

本文漢譯摘自《2018年11月稀土永磁全產業鏈研究報告》


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