Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » الاستخلاص بالمذيبات لفصل العناصر الأرضية النادرة

الاستخلاص بالمذيبات لفصل العناصر الأرضية النادرة

1940
  • Frank Spedding
إعداد استخلاص المذيبات المختبرية لفصل العناصر الأرضية النادرة في الهندسة الكيميائية.

(صورة توضيحية فقط)

فصل المواد المتشابهة كيميائياً العناصر الأرضية النادرة is notoriously difficult. The primary industrial طريقة is solvent extraction, specifically liquid-liquid counter-current extraction. This process exploits subtle differences in the partition coefficients of rare-earth ions between an aqueous phase and an immiscible organic phase containing a complexing agent. By repeating the process over hundreds of stages, high-purity individual elements can be isolated.

تعتمد هذه العملية على مبدأ التوزيع التفاضلي. تُوضع عناصر الأرض النادرة، التي عادةً ما تكون على شكل أيونات ثلاثية التكافؤ (RE³⁺) في محلول مائي حمضي، في تماس مع مذيب عضوي (مثل الكيروسين) يحتوي على مُستخلص. تشمل المُستخلصات الشائعة مركبات الفوسفور العضوية مثل فوسفات ثلاثي البوتيل (TBP) أو حمض ثنائي (2-إيثيل هكسيل) الفوسفوريك (D2EHPA). يُشكل المُستخلص مُركبًا مع أيونات الأرض النادرة، مما يجعلها قابلة للذوبان في الطور العضوي. انقباض اللانثانيدات, the stability of these complexes, and thus their tendency to move into the organic phase, varies slightly across the series. Lighter lanthanides (like lanthanum) are more basic and prefer the aqueous phase, while heavier lanthanides (like lutetium) are more acidic and have a greater affinity for the organic extractant.

في نظام التيار المعاكس، تتدفق الطوران المائي والعضوي في اتجاهين متعاكسين عبر سلسلة من المراحل (الخلاطات-المرسبات). في كل مرحلة، تُعيد العناصر توزيع نفسها بين الطورين وفقًا لمعامل توزيعها. يُضخّم هذا التسلسل متعدد المراحل عامل الفصل الصغير أحادي المرحلة، مما يسمح في النهاية بفصل العناصر الأرضية النادرة المتجاورة إلى درجات نقاء تتجاوز 99.99%. يُعدّ اختيار المستخلص، ودرجة حموضة الطور المائي، ودرجة الحرارة معايير حاسمة تُضبط بدقة لتحسين فصل العناصر المحددة. حلّت هذه الطريقة محلّ تقنيات التبلور الكسري السابقة الأكثر صعوبة، ومكنت من إنتاج العناصر الأرضية النادرة اللازمة للتقنيات الحديثة على نطاق واسع.

UNESCO Nomenclature: 3305
– Chemical engineering

يكتب

Chemical Process

خلل

Substancial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • اكتشاف السوائل غير القابلة للامتزاج
  • قانون توزيع نيرنست الذي يصف التقسيم
  • تطوير التبلور الكسري، وهي طريقة فصل سابقة وأقل كفاءة
  • تخليق عوامل التعقيد العضوية
  • التطورات في مبادئ الهندسة الكيميائية للعمليات متعددة المراحل

التطبيقات

  • industrial-scale production of high-purity العناصر الأرضية النادرة
  • إعادة المعالجة النووية لفصل الأكتينيدات مثل البلوتونيوم واليورانيوم عن منتجات الانشطار
  • الهيدروميتالورجيا لاستخراج المعادن مثل الكوبالت والنيكل
  • تنقية المواد الكيميائية والأدوية المتخصصة

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • أنظمة الاستخلاص القائمة على السوائل الأيونية لتحل محل المذيبات العضوية المتطايرة، مما يحسن السلامة وإمكانية إعادة التدوير
  • استخلاص السوائل فوق الحرجة باستخدام ثاني أكسيد الكربون لتحقيق فصل صديق للبيئة وفعال
  • الاستخلاص بالمذيبات القائمة على الغشاء لتقليل حجم المعدات واستهلاك الطاقة
  • automated microfluidic systems for rapid, small-scale separation and analysis
  • استخدام خوارزميات التعلم الآلي لتحسين عمليات الاستخراج متعددة المعلمات في الوقت الفعلي
  • الامتصاص الحيوي والاستخلاص الحيوي باستخدام الكائنات الحية الدقيقة لتجميع عناصر أرضية نادرة محددة بشكل انتقائي من خامات منخفضة الجودة
  • تطوير ربيطات ومستخلصات انتقائية للغاية باستخدام الكيمياء الحاسوبية
  • عمليات الفصل التي تعتمد على الكهرباء والتي تستخدم المجالات الكهربائية لتعزيز نقل الكتلة
  • الاستخلاص في الطور الصلب باستخدام البوليمرات الوظيفية لالتقاط العناصر المستهدفة
  • عمليات إعادة التدوير المتكاملة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة من النفايات الإلكترونية باستخدام الاستخلاص بالمذيبات المتقدمة
Related to: solvent extraction, rare-earth separation, liquid-liquid extraction, hydrometallurgy, Ames laboratory, frank spedding, lanthanides, partition coefficient, مُخَلِّط-مُسْتَطَرِّبd2ehpa.

السياق التاريخي

الاستخلاص بالمذيبات لفصل العناصر الأرضية النادرة

1940
1940
1940
1940
1940
1945-01-01
1949
1940
1940
1940
1940
1940
1940
1948
1950

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.