Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

изменений свободной энергии Гиббса экстракции индивидуального Nd в интервале 25-65 °С представлены в табл. 1; для экстракции пары Nd/Pr — в табл. 2. Полученные расчетные значения AGcalc согласуются с экспериментальными данными в пределах суммарной погрешности определения концентрации металлов и H+, равной 5 %. Определены значения термодинамических потенциалов (AH, AS, AG) в температурном интервале от 298-338 К реакций экстракции Pr, Nd в системе с экстрагентом на основе моно-2- этилгексилового эфира 2-этилгексилфосфоновой кислоты. Согласно данным таблиц 1 и 2, изменение энтальпии АН > 0, что подтверждает эндотермичность реакции. Результаты, полученные в настоящем исследовании, согласуются с данными работы [3], в которой полученное значение AG при экстракции Nd из совместного раствора с Pr составило 15,5 ± 0,8 кДж/моль. Таблица 1 Результаты расчета эффективных значений физико-химических потенциалов Nd P507 Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 182-186. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 182-186. C(Nd) исх, моль/дм3 AG, кДж/моль AH, кДж/моль AS, Дж/(моль-К) 0,2 14,2 5,9 -26,5 0,25 14,5 9 -17,6 0,3 14,6 11,6 -9,7 Таблица 2 Результаты расчета эффективных значений физико-химических потенциалов Nd/Pr P507 C(Nd + P r)^ , моль/дм3 AG, кДж/моль AH, кДж/моль AS, Дж/(моль-К) Pr Nd Pr Nd Pr Nd 0,15 15,3 14,9 12,5 13,1 -9,0 -5,7 0,20 16,0 15,5 11,5 11,7 -14,0 -12,0 0,25 17,0 15,7 11,3 10,3 -17,9 -17,1 - Усредненные значения физико-химических потенциалов Nd 15,4 ± 0,8 11,8 ± 0,7 -11,6 ± 0,6 Pr 16,1 ± 0,8 11,7 ± 0,6 -13,7 ± 0,8 Организация режима «параметрического перекачивания» Суть метода состоит в попеременном контакте экстрагента с холодным и горячим растворами водной фазы, изначально содержащими одинаковые концентрации разделяемых компонентов. Для экспериментов приготовлены растворы с суммарной концентрацией Nd и Pr 0,2-0,3 моль/дм3 и рНисх = 1,5. Исходный раствор разделен на две части по 90 мл, они поочередно введены в контакт с насыщенным экстрагентом (О : В = 1 : 1). Первая часть (раствор 1) введена в контакт с экстрагентом при 65 °С, после чего фазы разделены, раствор 1 удален из реактора. После полного расслаивания эмульсии в течение 15 мин и остывания раствора до комнатной температуры на спектрофотометре методом градуировочного графика была определена концентрация Pr3+ и Nd3+ в водной фазе. Затем в контакт с экстрагентом при 20 °С введена вторая часть (раствор 2). Интенсивность перемешивания для обоих растворов одинаковая (450 об/мин), время перемешивания 20 с. Аналогичным образом проведено 10 циклов. Энтропия экстракции празеодимаменьше, чем энтропия экстракции неодима, в связи с чем происходит более эффективный переход в водную фазу празеодима. Ожидается, что при нескольких попеременных контактах экстрагента с горячим и холодным растворами водной фазы эффект разделения будет накапливаться: экстрагент окажется обогащен в большей степени неодимом, а в водной фазе преимущественно останется празеодим. Результаты экспериментов представлены в виде гистограммы на рис. 1. На гистограмме при минимальном перемешивании (450 об/мин) в течение 20 с осуществлен нестационарный режим экстракции. За 20 контактов (10 циклов) в таком режиме удалось осуществить насыщение органической фазы неодимом и насыщение водной фазы празеодимом. Удалось реализовать суть «параметрического перекачивания» — перенос хуже экстрагируемого компонента в раствор с меньшим значением физико-химического параметра, в нашем случае — обогащение раствора празеодимом и накопление неодима в органической фазе. © Орехова А. С., Ерохин И. А., Дорожко В. А., Афонин М. А., Нечаев А. В., 2023 184