Toryum ve Nadir Toprak Elementlerinin Ayrılma ve Saflaştırılma Proseslerinde Organik Çözücü EmdirilmişReçinelerin Etkinliğinin İncelenmesi


Altaş Y. (Yürütücü) , Tel H. , Sert Ş. , İnan S. , Çetinkaya B. , Sengül S., et al.

TÜBİTAK Projesi, 2015 - 2018

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Kasım 2015
  • Bitiş Tarihi: Kasım 2018

Proje Özeti

ÖZET

Bu çalışmada, sentetik okzalat konsantresindeki toryumun Nadir Toprak Elementleri’nden (NTE), NTE’leri de birbirlerinden olabildiğince saf olarak ayırmaya yönelik farklı özelliklerde organik çözücü emdirilmiş reçinelerin (SIR) hazırlanması ve bu SIR’ların, toryum ve nadir toprak elementlerinin ayırma ve saflaştırmadaki etkinliğinin incelenmesi amaçlanmıştır.

Çalışmamızda Amberlite XAD-4, XAD-7 ve XAD-16 reçineler, destek materyaller olarak seçilmiştir. NTE’lere karşı seçiciliği bilinen (TBP, D2EHPA, TOPO, CYANEX 272, CYANEX 293, Aliquat 336) gibi nötral veya asidik özellikler gösteren 6 adet solvent, 6 farklı seyreltici (kerozen, n-hekzan, siklohekzan, aseton, etanol, MIBK) ile değişik oranlarda ile seyreltilerek impregne edilmiştir. Hazırlanan SIR’ların yapıları incelenerek NTE’lere karşı sorpsiyon yetenekleri araştırılmıştır.

Sentetik karışık nitrat çözeltisinden Th-NTE okzalatları kantitatif olarak çöktürülmüştür. Ara ürün olarak elde edilmiş Th-NTE karışık okzalat konsantresinden toryumun, amonyum okzalat ile çözünmesi sonucu %96 verimle yan ürün olarak ayrılması sağlanmıştır. Amonyum okzalatta çözünmeyen okzalat konsantresi major olarak La, Ce ve minör olarak Pr, Nd, Sm, Eu ve Gd ve az miktarda toryum içermektedir. Bu çökelek 5M nitrik asitle ısıtılarak tamamen çözeltiye alınmıştır. Th(IV) ve Ce(IV)’e karşı seçiciliği bilinen TBP, XAD 16 reçinesine emdirilerek, Th(IV) ve Ce(IV)’ün diğer III değerlikli NTE’lerden ayrılması sağlanmıştır. SIR’da tutulan Ce(IV)’ ün, HNO3-H2O2 çözeltisi ile Ce(III)’e indirgenerek seçici olarak sıyrıldığı, toryumun tamamının SIR’ da kaldığı saptanmıştır. Sıyrılan çözelti 1M okzalik asit ile çöktürülmüş, 800°C’de kül fırında yakılarak CeO2 elde edilmiştir. Elde edilen CeO2 ‘in saflık derecesi %99.75 olarak bulunmuştur.

Üç değerlikli NTE’ lerin tek tek ve/veya birbirlerinden ayrılmasına yönelik hazırlanan farklı kombinasyonlardaki SIR’lardan, yüksek KD değerleri elde edilen Cyanex 272 ve D2EHPA emdirilmiş XAD 7 ve XAD 16 reçineler seçilmiştir. Bu reçinelerin V/m, pH, süre, sıcaklık gibi parametrelere göre söz konusu NTE’ler için sorpsiyon davranışları kesikli ve kolon yöntemi ile incelenmiştir. Seçilen ekstraktantlar farklı oranlarda karıştırılarak asidik-asidik ve asidik-nötral kombinasyonlar ile sinerjik etki yönünden değerlendirilmiştir. Çalışmada NTE’lerin ayırma ve saflaştırma çalışmalarına yol gösterecek ekstraksiyon yüzdesi, dağılma katsayısı (KD), ayırma faktörü (β) ve sinerji katsayıları (S) gibi çok sayıda veri sağlanmıştır.

 

  

Anahtar Kelimeler: Nadir toprak elementleri, Toryum, Çözücü Emdirilmiş Reçine, Sinerjik Etki, Ayırma ve Saflaştırma