Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
घर » दुर्लभ-पृथ्वी पृथक्करण के लिए विलायक निष्कर्षण

दुर्लभ-पृथ्वी पृथक्करण के लिए विलायक निष्कर्षण

1940
  • Frank Spedding
रासायनिक अभियांत्रिकी में दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के पृथक्करण के लिए प्रयोगशाला विलायक निष्कर्षण सेटअप।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

रासायनिक रूप से समान को अलग करना दुर्लभ-पृथ्वी तत्व is notoriously difficult. The primary industrial तरीका 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.

यह प्रक्रिया विभेदक विभाजन के सिद्धांत पर आधारित है। अम्लीय जलीय विलयन में त्रिसंयोजक आयनों (RE³⁺) के रूप में मौजूद दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों को एक कार्बनिक विलायक (जैसे केरोसिन) के संपर्क में लाया जाता है जिसमें एक निष्कर्षक पदार्थ होता है। सामान्य निष्कर्षकों में ट्राइब्यूटाइल फॉस्फेट (TBP) या डाई-(2-एथिलहेक्सिल)फॉस्फोरिक एसिड (D2EHPA) जैसे ऑर्गेनोफॉस्फोरस यौगिक शामिल हैं। निष्कर्षक पदार्थ दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ एक जटिल यौगिक बनाता है, जिससे वे कार्बनिक अवस्था में घुलनशील हो जाते हैं। लैंथनाइड संकुचन, 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.

काउंटर-करंट सिस्टम में, जलीय और कार्बनिक चरण कई चरणों (मिक्सर-सेटलर्स) से होकर विपरीत दिशाओं में प्रवाहित होते हैं। प्रत्येक चरण में, तत्व अपने विभाजन गुणांक के अनुसार दोनों चरणों के बीच पुनर्वितरित हो जाते हैं। यह बहु-चरणीय प्रक्रिया एकल-चरण पृथक्करण कारक को बढ़ाती है, जिससे अंततः आसन्न दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों को 99.99% से अधिक शुद्धता तक अलग किया जा सकता है। निष्कर्षक का चयन, जलीय चरण का pH और तापमान महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं जिन्हें विशिष्ट तत्वों के पृथक्करण को अनुकूलित करने के लिए सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है। इस विधि ने पहले की, कहीं अधिक श्रमसाध्य आंशिक क्रिस्टलीकरण तकनीकों का स्थान ले लिया और आधुनिक प्रौद्योगिकी के लिए आवश्यक दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को संभव बनाया।

UNESCO Nomenclature: 3305
रासायनिक इंजीनियरिंग

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

ठोस

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • अमिश्रणीय तरल पदार्थों की खोज
  • विभाजन का वर्णन करने वाला नेर्नस्ट का वितरण नियम
  • आंशिक क्रिस्टलीकरण का विकास, जो एक पूर्व, कम कुशल पृथक्करण विधि थी।
  • कार्बनिक संकुलकारी एजेंटों का संश्लेषण
  • बहु-चरणीय प्रक्रियाओं के लिए रासायनिक अभियांत्रिकी सिद्धांतों में प्रगति

आवेदन

  • industrial-scale production of high-purity दुर्लभ-पृथ्वी तत्व
  • परमाणु पुनर्संसाधन द्वारा प्लूटोनियम और यूरेनियम जैसे एक्टिनाइड्स को विखंडन उत्पादों से अलग करना।
  • कोबाल्ट और निकेल जैसी धातुओं के निष्कर्षण के लिए जलधातु विज्ञान
  • विशेष रसायनों और फार्मास्यूटिकल्स का शुद्धिकरण

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • वाष्पशील कार्बनिक विलायकों के स्थान पर आयनिक द्रव-आधारित निष्कर्षण प्रणालियाँ, सुरक्षा और पुनर्चक्रण क्षमता में सुधार लाती हैं।
  • पर्यावरण के अनुकूल और कुशल पृथक्करण के लिए CO2 का उपयोग करके सुपरक्रिटिकल द्रव निष्कर्षण
  • उपकरण के आकार और ऊर्जा खपत को कम करने के लिए झिल्ली-आधारित विलायक निष्कर्षण विधि का उपयोग किया जाता है।
  • स्वचालित microfluidic systems for rapid, small-scale separation and analysis
  • वास्तविक समय में बहु-पैरामीटर निष्कर्षण प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने के लिए मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग।
  • सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके जैवअवशोषण और जैवलीचिंग द्वारा निम्न श्रेणी के अयस्कों से विशिष्ट दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का चयनात्मक संचय करना।
  • कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान का उपयोग करके अत्यधिक चयनात्मक लिगैंड और एक्सट्रैक्टेंट का विकास
  • विद्युत-चालित पृथक्करण प्रक्रियाएं जो द्रव्यमान स्थानांतरण को बढ़ाने के लिए विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करती हैं
  • लक्षित तत्व ग्रहण के लिए कार्यात्मक पॉलिमर का उपयोग करके ठोस-चरण निष्कर्षण
  • उन्नत विलायक निष्कर्षण का उपयोग करके ई-कचरे से दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की पुनर्प्राप्ति के लिए एकीकृत पुनर्चक्रण प्रक्रियाएं
Related to: solvent extraction, rare-earth separation, liquid-liquid extraction, hydrometallurgy, Ames laboratory, frank spedding, lanthanides, partition coefficient, मिक्सर-सेटल, d2ehpa.

ऐतिहासिक संदर्भ

दुर्लभ-पृथ्वी पृथक्करण के लिए विलायक निष्कर्षण

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

नवीनतम परिवर्धन

शीर्ष पोस्ट और लेख

शीर्ष मूल उपकरण

10वां वर्ष सालगिरह

पंजीकृत सदस्यों के लिए पूर्ण आकार की छवियाँ और डाउनलोड 100% निःशुल्क उपलब्ध हैं।