Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

УДК546.135:65'655'654' МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРОЛИЗ АЗОТНО- И СОЛЯНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ РЗЭ В ТЕХНОЛОГИИ ОТДЕЛЕНИЯ ЦЕРИЯ Т.А. Седнева, Э.П. Локшин Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Разработаны условия электрогидролиза совместных растворов церия и лантана (лантаноидов) с одновременной рекуперацией кислот и последующей термообработкой осадков, обеспечивающей селективное выщелачивание лантана (лантаноидов) на базе изучения фазовых переходов продуктов гидролиза, за счет увеличения разницы между растворимостью в разбавленных кислотах обезвоженного CeO 2 и оксидных соединений лантана. Варьирование параметров синтеза обеспечивает получение нанодисперсных порошков разнообразного состава, часть из которых фотокаталитически активна в видимой области света. Ключевые слова : церий, лантан, мембранный электрогидролиз, фазообразование, разделение, нанодисперсность, фотокаталитическая активность, видимый свет. MEMBRANE ELECTROHYDROLYSIS OF NITRIC- AND HYDROCHLORIC ACID REE SOLUTIONS IN CERIUM SEPARATION PROCESS T.A. Sedneva, E.P. Lokshin I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract Conditions for joint electrohydrolysis of cerium and lanthanum (lanthanide) nitrate (chloride) solutions with simultaneous recuperation of the acid followed by heat treatment of precipitates, providing a selective leaching of lanthanum (lanthanides), occurring due to increasing difference between the solubility of dehydrated CeO 2 in diluted acids and lanthanum oxide compounds, have been developed on the basis of findings on phase transitions in the hydrolysis products. By varying the synthesis parameters it is possible to produce nano-sized powders of different compositions, some of which are photocatalytically active in the visible light range. Keywords: cerium, lanthanum, electro-membrane hydrolysis, phase formation, separation, nano-size, photocatalytic activity, visible light. Нанодисперсные порошки оксидов РЗЭ, в том числе Ce, вследствие своих уникальных физико­ химических свойств находят все большее применение в производстве полировальных порошков, люминофоров, полупроводниковых материалов, экологически предпочтительных аккумуляторных батарей, топливных элементов, красителей, электронных керамик, а также различных видов катализаторов [1]. Особый интерес вызывают каталитические свойства диоксида церия и нанокомпозитов на его основе. Во многих минеральных источниках сырья (лопарит, апатит, монацит, бастнезит) содержание CeO 2 колеблется от 25 до 55% от ZTr2O3. Отделение церия, наиболее распространенного из РЗЭ, предусматривается на начальных стадиях переработки минерального сырья, т.е. сразу после вскрытия концентратов, что способствует значительному сокращению технологических потоков. Для успешного отделения Ce от других трехвалентных РЗМ его необходимо окислить до Ce4+. В лаборатории исследован процесс мембранного электрогидролиза церия в азотно- и хлоридных растворах РЗЭ [2-4]. Способ позволяет получать высокодисперсные осадки оксидных соединений РЗЭ в катодном пространстве электролизера с одновременной рекуперацией кислоты в анодном по схеме: + (Pt), H2O, HCl {HNO3} || MA-41 || LnCl3 {Ln(NO3)3} H2O, (Ti) - Цель работы - исследование фазовых переходов и дисперсности продуктов электромембранного гидролиза хлоридов Ce и La и их совместных композиций, необходимых для получения как их наноразмерных оксидов фиксированного состава и свойств, так и для оптимизации существующих технологических схем на основе отделения Се выщелачиванием растворимых оксидных соединений лантаноидов. Суммарный процесс электрогидролиза соли церия(Ш) в соответствие с химическим составом твердого продукта может быть описан уравнением реакции: CeCl3 + 4 Н 2 О ± 3е ^ 0 . 5 О 2 Т+ 3HCl + Се02•H20j + 1.5Н2І. Электрогидролиз соли не меняющего валентности лантана(Ш) протекает до образования в католите белого осадка La(OH)3гексагональной сингонии 1.87; 2.27; 3.21 и 5.65А по реакции: 197