Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Введение Методы переработки и разделения редкоземельных элементов (РЗЭ) требуют постоянного развития и совершенствования, так как сфера их применения быстро расширяется и, соответственно, на них растет спрос. РЗЭ требуются в химической и керамической промышленности, сельском хозяйстве, металлургии, медицине и т. д. Однако для большинства существующих технологий их получение не обходится без токсичных, экологически опасных реагентов, в частности серной, азотной и соляной кислот. Поэтому необходимо изучать другие, способные извлекать РЗЭ растворители. Ряд исследований показывает, что для этой цели можно использовать эвтектические смеси. Глубокие эвтектические растворители (deep eutectic solvents — DES) — открытый в начале 2 0 0 0 -х гг. класс растворителей, который представляет собой химическую смесь веществ, способных образовывать эвтектику с температурой плавления ниже, чем у индивидуальных компонентов в составе. Самый распространенный тип DES образуется между акцептором водородных связей (hydrogen bond acceptor — HBA) и донором (hydrogen bond donor — HBD): в качестве HBA могут использоваться четвертичные аммониевые соли (например, хлорид холина ChCl), а как HBD — мочевина, органические кислоты и т. д. Большинство DES нетоксичны и биоразлагаемы, имеют сравнительно низкую стоимость, их легко производить в больших количествах, поэтому они являются перспективными растворителями для производств, следующих тенденциям зеленой химии. Сфера применения DES довольно разнообразна: есть работы, касающиеся их применения в биохимии, при обработке металлов (электроосаждении, электрополировке, извлечении, нанесении покрытий) [1-3], часто они используются как экологически чистая среда в органическом синтезе [4, 5] и электрохимических процессах, поскольку DES, не содержащие воду, имеют высокую электропроводность по сравнению с другими неводными растворителями [ 6 - 8 ]. Одним из перспективных направлений применения DES является растворение соединений металлов, в том числе и редкоземельных. Обширные исследования растворимости оксидов различных металлов в различных DES были описаны в работе А. Р. Abbott, G. Frisch и др. [9]. Для крупномасштабного извлечения Pb и Zn из пыли электродуговой печи была использована смесь хлорида холина, этиленгликоля и мочевины [10]. В исследовании A. Soldner и B. Konig [11] оксиды лантаноидов растворяли в DES различных составов, после чего при помощи спектроскопических исследований было показано, что наибольшую степень извлечения показывает DES хлорид холина — левулиновая кислота (1 : 2). В работе [12] изучали растворимость карбонатов La, Y, Ce, Sm и Nd в глубоких эвтектиках на основе хлорида холина, мочевины, лимонной и малоновой кислот. Растворитель на основе хлорида холина и молочной кислоты применялся для извлечения Nd и Dy из отходов неодимовых магнитов в работе [13]. Растворимость оксидов РЗЭ в нескольких DES также изучалась в работе [14]: наибольшая растворимость наблюдалась при растворении La 2 O 3 и EU 2 O 3 в смеси этиленгликоля и яблочной кислоты. Для практического использования DES такие исследования актуальны, и требуется больше систематических данных о растворимости РЗЭ в DES, так как литература на эту тему весьма ограничена. Целью этого исследования является получение данных о растворимости гидроксида лантана при 25 °С в DES на основе хлорида холина и четырех органических кислот: малоновой, яблочной, винной и лимонной. Материалы и методы Реактивы. Хлорид холина (99 %, Xi'an Rongsheng Biotechnology Co., Ltd.), кислоты — малоновая (МА), яблочная (Mal), винная (Tar) и лимонная (CA) (все реактивы квалификации ХЧ, «Вектон»), дистиллированная вода, гидроксид лантана (Ganzhou Wanfeng Adv. Materials Tech. Co., Китай). Приготовление DES. В химических стаканах смешивали навеску хлорида холина (ChCl) с органической кислотой в соответствии со следующими мольными соотношениями: хлорид холина + малоновая кислота 1 : 1 , хлорид холина + яблочная кислота 1 : 1 , хлорид холина + винная кислота 2 : 1, хлорид холина + лимонная кислота 1 : 1. Затем их нагревали при 60-70 °С до образования гомогенной смеси. В некоторых случаях для ускорения процесса жидкости помещали в ультразвуковую ванну («Вилитек VBS-3-DP», Россия). Для того чтобы понизить вязкость смеси, к DES добавляли дистиллированную воду в соотношении 7 : 3 по массе. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 260-264. Transactions of the to la Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 260-264. © Фролова М. А., Цветов Н. С., Кушляев Р. Г., Дрогобужская С. В., 2022 261