Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

среднетяжелой группы (СТГ) РЗЭ большое распространение получили фосфорорганические кислоты (ФОК): ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК), бис(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота (Cyanex272), а также моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты (PC-88A) [2-4]. В последние годы возрос интерес к синергетным смесям для экстракции редкоземельных элементов. Большой интерес представляют смеси ФОК с четвертичными аммониевыми солями (ЧАС), в частности, нитратом метилтриоктиламмония (ТОМАН). Фосфорорганические кислоты действуют как катионообменные экстрагенты, образуя устойчивые комплексы с РЗЭ. Введение ЧАС приводит к возникновению синергетного эффекта, что позволяет значительно увеличить коэффициенты распределения и разделения близких по свойствам редкоземельных элементов [5, 6]. Кроме того, добавка ТОМАН позволяет проводить экстракцию из менее кислых растворов, что снижает расход азотной кислоты и увеличивает срок службы оборудования. Целью настоящей работы явилось исследование экстракционного разделения редкоземельных элементов среднетяжелой группы из низкокислотных нитратных растворов синергетными смесями фосфорорганических кислот с нитратом метилтриоктиламмония. Р е зу л ь т а ты исследований В настоящей работе использовали РЗЭ среднетяжелой группы (Gd 2 O 3 , TO 4 O 7 ) квалификации «Ч». В качестве экстрагентов использовали индивидуальные соединения — нитрат метилтри-н-октиламмония (ТОМАН) общей формулой: (С8Hl7)зCHзNNOз чистотой ~ 99 % в пересчете на сухой продукт, синтезированный на кафедре ТРЭН в РХТУ им. Д. И. Менделеева по оригинальной методике, ди-2-этилгексилфосфорную кислоту (Д2ЭГФК) — (i-C 8 H nO ) 2 P(O)OH, моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты (РС-88А) — (C 16 H 34 O)PO 2 H и бис(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота (Cyanex272) — СмШ 2 Р(О)ОН. Д2ЭГФК предварительно очищали [7]. Аммониевые соли (АС) ФОК готовили контактированием экстрагентов с водным раствором аммиака. В качестве разбавителя для экстрагентов использовали УВР с добавлением высокомолекулярных спиртов. Экстракцию проводили при температуре 22 ± 2 °С и О:В = 1:1. Концентрацию экстрагентов варьировали от 0,05 М до 1 М. Концентрацию РЗЭ в индивидуальных водных растворах определяли комплексонометрическим титрованием с Трилоном Б, в смешанных растворах — методом ИСП-МС на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой марки XSeries 2 (Thermo Fisher Scientific, США) в Центре коллективного пользования РХТУ им. Д. И. Менделеева. Для определения состава синергетных смесей для разделения по линии Gd/Tb был использован метод изомолярных серий. В соответствии с этим методом была изучена экстракция РЗЭ растворами индивидуальных экстрагентов и их смесей различного состава (рис. 1). Показано, что тербий извлекается в органическую фазу эффективнее, чем гадолиний. С ростом концентрации АС -Cyanex 272 увеличивается коэффициент распределения как для гадолиния, так и для тербия. Аналогичные данные были получены и при экстракции РЗЭ смесями АС-Д2ЭГФК - ТОМАН и АС-РС88А - ТОМАН. На основе полученных данных были рассчитаны величина и положение синергетных эффектов (рис. 2). Установлены следующие области синергетной экстракции: для тербия — от 0,05 М АС-Cyanex 272 - 0,95 М ТОМАН до 0,5 М АС -Cyanex 272 - 0,5 М ТОМАН (Smax = 1,78) и 0,65 М АС-Cyanex 272 - 0,35 М ТОМАН (Smax = 1,35). При экстракции АС -Cyanex 272 - ТОМАН для гадолиния наблюдается антагонистический эффект во всей области изменения составов экстрагента. Аналогичные эксперименты были проведены для смесей экстрагентов АС-Д2ЭГФК - ТОМАН и АС-РС-88А - ТОМАН. Установлено, что области синергетной экстракции: для гадолиния — 0,4 М АС-Д2ЭГФК - 0,1 М ТОМАН (Smax = 1,08), для тербия — 0,45 М АС-Д2ЭГФК - 0,05 М ТОМАН (Smax = 1,19). При экстракции смесями ТОМАН - АС-РС-88а наблюдается антагонистический эффект во всей области изменения составов смеси как для Gd, так и для Tb. Была изучена экстракция РЗЭ из смешанных нитратных растворов синергетными смесями экстрагентов. В органическую фазу лучше экстрагируется элемент тяжелой группы (Tb). При экстракции смесью 0,9 М ТОМАН - 0,1 М АС-Cyanex 272 наибольший коэффициент разделения достигается Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 68-71. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 68-71. © Королева Е. О., Бояринцева Е. В., Степанов С. И., 2025 69