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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 दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों को अलग करना कुख्यात रूप से कठिन है। प्राथमिक औद्योगिक विधि विलायक निष्कर्षण है, विशेष रूप से तरल-तरल प्रति-धारा निष्कर्षण। यह प्रक्रिया एक जलीय चरण और एक अमिश्रणीय कार्बनिक चरण (जिसमें एक कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट होता है) के बीच दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के विभाजन गुणांक में सूक्ष्म अंतर का फायदा उठाती है। सैकड़ों चरणों में प्रक्रिया को दोहराकर, उच्च-शुद्धता वाले अलग-अलग तत्वों को अलग किया जा सकता है।

The process relies on the principle of differential partitioning. The rare-earth elements, typically as trivalent ions ([latex]RE^{3+}[/latex]) in an acidic aqueous solution, are brought into contact with an organic solvent (like kerosene) containing an extractant. Common extractants include organophosphorus compounds like tributyl phosphate (TBP) or di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA). The extractant forms a complex with the rare-earth ions, making them soluble in the organic phase. Due to the lanthanide contraction, 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

  • उच्च शुद्धता वाले दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन
  • 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

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Related to: solvent extraction, rare-earth separation, liquid-liquid extraction, hydrometallurgy, Ames laboratory, frank spedding, lanthanides, partition coefficient, mixer-settler, d2ehpa.

ऐतिहासिक संदर्भ

दुर्लभ-पृथ्वी पृथक्करण के लिए विलायक निष्कर्षण

1940
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1940
1945-01-01
1949
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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)

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