Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển khoa học và công
nghệ, các tính năng ưu việt của các nguyên tố đất hiếm (NTĐH) ngày càng
được khám phá, ứng dụng vào đời sống trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ
nhiều năm nay, việc nghiên cứu triển khai công nghệ và ứng dụng đất hiếm đã
đạt được những kết quả đầy thuyết phục. Đặc biệt trong những năm cuối của
thế kỷ 20, cùng với những phát triển mạnh của các ngành công nghiệp hiện
đại, đất hiếm với những tính chất vật lý và hóa học vô cùng phong phú cho ta
những ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân.
NTĐH là nguyên liệu không thể thiếu trong lĩnh vực chế tạo sợi cáp quang,
vật liệu từ, vật liệu gốm siêu dẫn, vật liệu cho công nghiệp điện tử, vật liệu
hạt nhân, chế tạo hợp kim trung gian, biến tính tăng chất lượng thép, dùng
làm chất khử màu, tạo màu cho thủy tinh, chế tạo lăng kính thấu kính chịu
nhiệt, vật liệu mài bóng và thiết bị quang học. Đặc biệt, sản xuất chất xúctác
trong công nghệ xử lý khí thải, công nghệ xúc tác hóa dầu và tổng hợp hữu
cơ, chế phẩm dinh dưỡng kích thích sinh trưởng cho cây trồng và mang lại
hiệu quả kinh tế cao trong nông nghiệp, gốm siêu dẫn [1,2,11,12]. Như vậy,
các NTĐH có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế, môi trường và công
nghệ nên trong giai đoạn hiện nay, nó được nhiều quốc gia trên thế giới quan
tâm nghiên cứu và sử dụng.
So với các nước trên thế giới, nước ta là một trong số các nước có tài
nguyên phong phú về đất hiếm (trữ lượng khá lớn khoảng 10 tấn oxit, các loại
mỏ đa dạng như đất hiếm nhẹ Đông Pao, Nam Nậm Xe, đất hiếm nặng như
Yên Phú, Mường Hum, sa khoáng ven biển,…)[3].
Do đó, việc nghiên cứu phương pháp phân chia, làm sạch các NTĐH từ
nguồn đất hiếm trong nước và triển khai ứng dụng chúng là một vấn đề hết
sức có ý nghĩa nhằm thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghệ khai thác,

SVTH: Lưu Thị Xuyến 1

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

chế biến đất hiếm, góp phần đáng kể vào sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại
hóa của đất nước.
Trong khi đó, Việt Nam là nước có thành phần các NTĐH thuộc nhóm
nhẹ là chủ yếu đồng thời nó có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành
công nghiệp hiện đại. Vì vậy, việc nghiên cứu các phương pháp để tách các
nguyên tố này cũng rất quan trọng và cần thiết, trong đó có phương pháp sử
dụng nhựa trao đổi ion đang được sử dụng nhiều và mạng lại hiệu quả cao.
Nhưng việc tìm ra được vật liệu để trao đổi và điều kiện trao đổi đạt hiệu quả
cao nhất cũng là vấn đề rất quan trọng.
Đó cũng là lí do em tìm hiểu và trình bày trong bài khóa luận tốt nghiệp
của mình: “Nghiên cứu quá trình hấp phụ nguyên tố đất hiếm Lantan (La)
và Praseodym (Pr) bằng nhựa poly (hydroxamic axit)”.
Do kiến thức và thời gian có hạn, bài khóa luận của em còn nhiều thiếu
sót, em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô để bài viết được hoàn
chỉnh hơn và hiểu biết của em về vấn đề này được toàn diện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Lưu Thị Xuyến 2

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC

SVTH: Lưu Thị Xuyến 3

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Lý thuyết quá trình hấp phụ và giải hấp
1.1.1. Các khái niệm
1.1.1.1.Hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tích lũy chất trên bề mặt phân cách các pha (khí rắn, lỏng - rắn, khí - lỏng, lỏng - lỏng).
Chất hấp phụ là chất mà phần tử ở lớp bề mặt có khả năng hút các phần
tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó. Chất hấp phụ có bề mặt riêng càng lớn
thì khả năng hấp phụ càng mạnh. Bề mặt riêng là diện tích bề mặt đơn phân
tử tính đối với lg chất hấp phụ.
Chất bị hấp phụ là chất bị hút ra khỏi pha thể tích đến tập trung trên bề
mặt chất hấp phụ.
Thông thường quá trình hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt.
Sự hấp phụ xảy ra do lực tương tác giữa các phân tử chất hấp phụ và
chất bị hấp phụ. Tùy theo bản chất của lực tương tác mà người ta phân biệt

hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Vander Waals giữa pần tử chất bị hấp

•

phụ và bề mặt chất hấp phụ, liên kết này yếu, dễ bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ
vật lý có tính thuận nghịch cao. Cấu trúc điện tử của các phần tử các chất
tham gia quá trình hấp phụ vật lý ít bị thay đổi. Hấp phụ vật lý không đòi hỏi
sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra nhanh.
•

Hấp phụ hóa học gây ra bởi lực liên kết hóa học giữa bề mặt chất hấp

phụ và phần tử chất bị hấp phụ, trong đó có những lực liên kết mạnh như lực
liên kết ion, lực liên kết cộng hóa trị, lực liên kết phối trí.. .gắn kết những
phần tử chất bị hấp phụ với những phần tử của chất hấp phụ thành những hợp
chất bề mặt. Năng lượng liên kết này lớn (có thể tới hàng trăm kJ/mol), do đó
SVTH: Lưu Thị Xuyến 4

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

liên kết tạo thành bền khó bị phá vỡ. Vì vậy hấp phụ hóa học thường không
thuận nghịch và không thể vượt quá một đơn lớp phân tử.
Trong hấp phụ hóa học, cấu trúc điện tử của các phần tử của các chất
tham gia quá trình hấp phụ có sự biến đổi sâu sắc dẫn đến sự hình thành liên

kết hóa học. Sự hấp phụ hóa học còn đòi hỏi sự hoạt hóa phân tử do đó xảy ra
chậm.
Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học chỉ là
tương đối vì ranh giới giữa chúng không rõ rệt. Một số trường hợp tồn tại
đồng thời cả hai hình thức hấp phụ. Ở vùng nhiệt độ thấp thường xảy ra hấp
phụ vật lý, khi tăng nhiệt độ khả năng hấp phụ vật lý giảm, khả năng hấp phụ
hóa học tăng lên [7,8].
1.1.1.2.Giải hấp phụ
Giải hấp phụ là sự đi ra của chất bị hấp phụ khỏi bề mặt chất hấp phụ.
Quá trình này dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối với quá trình
hấp phụ. Đây là phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ nên nó mang đặc trưng
về hiệu quả kinh tế.
Một số phương pháp tái sinh vật liệu hấp phụ:
-

Phương pháp hóa lý: Có thể thực hiện tại chỗ, ngay trên cột hấp phụ
nên tiết kiệm được thời gian, công thoát dỡ, vận chuyển, không làm
vỡ vụn chất hấp phụ và có thể thu hồi chất hấp phụ ở trạng thái
nguyên vẹn.

Phương pháp hóa lý có thể thực hiện theo cách: chiết với dung môi, sử
dụng phản ứng oxi hóa - khử, áp đặt các điều kiện làm dịch chuyển cân bằng
không có lợi cho quá trình hấp phụ.
-

Phương pháp nhiệt: Sử dụng cho các trường hợp chất bị hấp phụ
bay hơi hoặc sản phẩm phân hủy nhiệt của chúng có khả năng bay
hơi.

SVTH: Lưu Thị Xuyến 5


Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

-

Khóa luận tốt nghiệp

Phương pháp vỉ sinh: là phương pháp tái tạo khả năng hấp phụ của vật
liệu hấp phụ nhờ vi sinh vật [7].

1.1.1.3.Cân bằng hấp phụ
Hấp phụ vật lý là một quá trình thuận nghịch. Khi tốc độ hấp phụ (quá
trình thuận) bằng tốc độ giải hấp phụ (quá trình nghịch) thì quá trình hấp phụ
đạt trạng thái cân bằng.
Dung lượng hấp phụ cân bằng là khối lượng chất bị hấp phụ trên một
đơn vị khối lượng chất hấp phụ ở trạng thái cân bằng trong điều kiện xác định
về nồng độ và nhiệt độ [9,10]
(1.1)
Trong đó:

q: Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
V: Thể tích dung dịch chất bị hấp phụ (1)
m: Khối lượng chất bị hấp phụ (g)
Co: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm ban đầu (mg/1)
Ccb: Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/1)

Hiệu suất hấp phụ là tỉ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ

dung dịch ban đầu.

(1.2)

SVTH: Lưu Thị Xuyến 6

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

1.1.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ
1.1.2.1.Mô hình động học hấp phụ
Đối với hệ hấp phụ lỏng - rắn, động học hấp phụ xảy ra theo một loạt
giai đoạn kế tiếp nhau:
-

Chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt chất hấp phụ. Đây là giai đoạn
khuếch tán trong dung dịch.

-

Phần tử chất bị hấp phụ chuyển động tới bề mặt ngoài của chất hấp phụ
chứa các hệ mao quản. Đây là giai đoạn khuếch tán màng.

-

Chất bị hấp phụ khuếch tán vào bên trong hệ mao quản của chất hấp

phụ. Đây là giai đoạn khuếch tán trong mao quản.

-

Các phần tử chất bị hấp phụ được gắn vào bề mặt chất hấp phụ. Đây là
giai đoạn hấp phụ thực sự.

Trong tất cả các giai đoạn đó, giai đoạn có tốc độ chậm sẽ quyết định hay
khống chế chủ yếu quá trình động học hấp phụ. Với hệ hấp phụ trong môi
trường nước, quá trình khuếch tán thường chậm và đóng vai trò quyết định
[7,10].
1.1.2.2.Mô hình hấp phụ đẳng nhiệt cơ bản
Khi nhiệt độ không đổi, đường biểu diễn q = f T ( p hoặc C) được gọi là
đường hấp phụ đẳng nhiệt.
Đường hấp phụ đẳng nhiệt biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp
phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng hoặc áp suất của chất bị hấp phụ
tại thời điểm đó ở một nhiệt độ xác định.
Đối với chất hấp phụ là chất rắn, chất bị hấp phụ là chất lỏng, khí thì
đường hấp phụ đẳng nhiệt được mô tả qua các phương trình như: phương
trình hấp phụ đẳng nhiệt Henry, Freundlich, Langmuir...[9,10]

SVTH: Lưu Thị Xuyến 7

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp


* Phương trình hấp phụ đắng nhiệt Langmuir
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được thiết lập trên giả thiết:
-

Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định.

-

Mỗi trung tâm chỉ có một tiểu phân.
-

Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên
các tiểu phân là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các
tiểu phân hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.

Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir có dạng:
(1.3)
Trong đó:
q : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
qmax : Dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
1

: Độ che phủ

Ccb : Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/1)
b : Hằng số Langmuir
Phương trình Langmuir chỉ ra hai tính chất đặc trưng của hệ :
+ Trong vùng nồng độ nhỏ b.Ccb « 1 thì q = qmaxax-b.Ccb mô tả vùng hấp
phụ tuyến tính.
+ Trong vùng nồng độ lớn b.C cb » 1 thì q = qmaxax-b.Ccb mô tả vùng hấp

phụ bão hòa.
Khi nồng độ chất hấp phụ nằm giữa hai giới hạn trên thì đường đẳng
nhiệt biểu diễn là một đoạn cong.
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir có thể biểu diễm dưới dạng
phương trình đường thẳng:

SVTH: Lưu Thị Xuyến 8

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

(1.4)
Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb sẽ xác định
được các hằng số b, qmax trong phương trình.

Hình 1.1. Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir

Hình 1.2. Sự phụ thuộc của Ccb/q vào Ccb
tgα =

=> =

=

(1.5)
(1.6)


Từ giá trị qmax ta sẽ tính được hằng số b.
* Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich là phương trình thực
nghiệm mô tả sự hấp phụ khí hoặc chất tan lên vật hấp phụ rắn trong phạm
vi một lớp.
Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich có dạng:
SVTH: Lưu Thị Xuyến 9

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

q = k.

(1.7)

Trong đó: q : Dung lượng hấp phụ cân bằng (mg/g)
k : Hằng số hấp phụ Freundlich
Ccb : Nồng độ của chất bị hấp phụ tại thời điểm cân bằng (mg/l)
n : Hằng số, luôn lớn hơn 1
Để xác định các hằng số, đưa phương trình trên về dạng đường thẳng
(1.8)
Xây dựng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgCcb sẽ xác định
được các giá trị k, n. [9,10]
Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu cân bằng hấp phụ của vật liệu hấp
phụ đối với Lantan, Praseodym theo mô hình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.

1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ.
1.1.3.1.Độ pH
Một trong những yếu tố chính và có ảnh hưởng nhất là độ pH trong quá
trình tương tác của polyme với ion kim loại. Tính năng trao đổi ion của vật
liệu chủ yếu được quyết định bởi các nhóm chức. Mật độ nhóm chức xác
định dung lượng trao đổi ion với kim loại của nhựa.Bản chất nhóm chức ảnh
hưởng đến cân bằng của quá trình trao đổi. mà bản chất chất nhóm chức
trước hết được thể hiện ở cường độ axit- bazo của nó. Nhóm axit yếu chỉ
phân ly ở pH cao, ở vùng pH thấp nó liên kết với H + và trở nên trung hòa
- COOH và mất đi khả năng trao đổi và liên kết với kim loại. Ngược lại
nhóm axit mạnh - SO3 phân li ở mọi vùng pH vì vậy nó luôn có tác dụng trao
đổi ion và liên kết với kim loại. Tương tự như vậy, nhóm bazo yếu – NH 3+
trong anionit yếu nó sẽ mất đi một proton tạo thành nhóm trung hòa – NH 2
tại vùng pH cao, nhóm bazo mạnh luôn ở trạng thái ion ngay cả vùng pH
cao.
Do đó, dung dịch có tính axit hay tính bazơ đóng vai trò quan trọng
SVTH: Lưu Thị Xuyến 10

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

trong việc kiểm soát các liên kết xảy ra. Còn khi pH quá cao xảy ra quá trình
kết tủa các ion kim loại ở trạng thái hydroxyl vì thế khả năng tương tác diễn
ra khó khăn do sự cản trở của các phân tử kết tủa này. Khi nghiên cứu quá
trình tương tác này cần khảo sát một khoảng pH nhất định từ đó tìm ra pH tối
ưu cho quá trình.

1.1.3.2.Thời gian tiếp xúc giữa polyme với ion kim loại
Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tới quá trình hấp phụ bởi polyme là
thời gian tối thiểu để đạt trạng thái hấp phụ cân bằng được xem xét trong tất
cả các thí nghiệm hấp phụ. Nó được đánh giá bằng cách sử dụng nhiều thành
phần dung dịch tổng hợp nồng độ ion kim loại. Theo yêu cầu về thời gian
tiếp xúc để hấp phụ được hoàn thành là rất quan trọng để mô tả quá trình hấp
phụ vì nó cho biết thời gian tối thiểu cần thiết cho hấp phụ ion kim loại.
1.1.3.3.Nồng độ polyme ban đầu
Nồng độ ban đầu của polyme cũng ảnh hưởng đến quá trình tương tác
của kim loại. Khi tăng nồng độ polyme thì các điện tích dương trong mạng
polyme sẽ tăng và các chuỗi polyme sẽ có lực đẩy tĩnh điện tăng. Như vậy,
tăng nồng độ polyme sẽ làm biến dạng cấu trúc ban đầu của mạng polyme.
Sự giãn mạch và độ trương của polyme làm tăng khả năng liên kết với ion
kim loại do tăng vị trí mới có khả năng liên kết với kim loại. Khi chuỗi
polyme được giãn ra, các nhóm chức đặc trưng của polyme ở bên trong mạng
sẽ được tiếp xúc với dung môi tạo thành nhóm linh động mới có khả năng
liên kết với ion kim loại làm cho tương tác của polyme với kim loại tăng đến
khi đạt trạng thái cân bằng. Khi tăng tiếp nồng polyme chuỗi polyme không
thể giãn thêm được nữa, nhóm chức năng liên kết với kim loại cũng không
tăng vì thể khả năng liên kết với kim loại cũng không tăng thêm.
1.1.3.4. Nhiệt độ của quá trình tiếp xúc giữa polyme với ion
SVTH: Lưu Thị Xuyến 11

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp


Những polyme nghiên cứu trong chuyên đề là các polyme ưa nước. vì
vậy mà tại nhiệt độ thấp quá trình hòa tan polyme không cao làm cho quá
trình hấp phụ của polyme với kim loại không cao. Khi tăng nhiệt độ quá
trình hấp phụ này tăng đến khi đạt trạng thái cân bằng. Nếu tiếp tục tăng
nhiệt độ sẽ diến ra quá trình phân ly của polyme làm cho khả năng hấp phụ
này giảm đi. Vì thế khi nghiên cứu tương tác của polyme với kim loại nhiệt
độ của quá trình tiếp xúc cũng là một yếu tố quan trọng cần phải khỏa sát để
tìm nhiệt độ tối ưu cho quá trình. Về bản chất chính là tìm nhiệt độ để trạng
thái cân bằng đạt được.
Giới thiệu về nguyên tố đất hiếm Lantan, Praseodym
1.1.4. Đặc điểm cấu tạo
Là 2 nguyên tố đất hiếm thuộc phân nhóm Xeri (phân nhóm nhẹ) có số
thứ tự nguyên tử lần lượt là: 57, 59. Số electron của La, Pr ở phân lớp 4f tăng
dần.

SVTH: Lưu Thị Xuyến 12

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1.1. Đặc trưng của nguyên tố lantan, praseodym
Nguyên tố
Thứ tự nguyên tử
Hóa trị
Nguyên tử lượng
Cấu hình electron

Cấu trúc tinh thể
Bán kính nguyên tử (A0)
Thế điện cực chuẩn (V)

Lantan (La)
57
3
139
[Xe]5d16s2
Lục phương
1,877
-2,52

Praseodym (Pr)
59
3; 4
141
[Xe]4f36s2
Lục phương
1.828
-2,46

Bán kính ion giảm chậm vì phân lớp 4f với số electron từ 4f 0 đến 4f3 nằm
sâu bên trong nên bị các electron 5s 25p6 với số electron đã bão hòa là 8 chắn
lực hút của các hạt nhân với các electron ở phân lớp bên ngoài (5d và 6s) hiện
tượng này gọi là sự co lantanoit.
1.1.5. Tính chất vật lý.
Bảng 1.2. Một số thông số vật lí quan trọng của La, Pr[13,14]
Nguyên tố


Lantan

Praseodym

Màu sắc

Bạc trắng

Xám trắng

Trạng thái vật chất

Chất rắn

Chất rắn

Nhiệt độ nóng chảy t0nc (0C)

920

935

Nhiệt độ sôi t0s (0C)

3464

3520

Tỉ khối (g/cm3)


6,162

6,77

Lantan (La): là kim loại dẻo, dễ uốn và mềm có thể cắt bằng dao. Có cấu
trúc tinh thể lục phương. Nó được tìm thấy trong một số khoáng vật đất hiếm,
thường trong tổ hợp với xeri và các nguyên tố đất hiếm khác.Mặc dù lantan
thuộc về nhóm các nguyên tố hóa học gọi là các ‘kim loại đất hiếm”, nhưng

SVTH: Lưu Thị Xuyến 13

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

nó lại không hiếm. Lantan có sẵn với lượng tương đối lớn (32 ppm trong lớp
vỏ Trái Đất).
Praseodym ( Pr): là một kim loại mềm, có cấu trúc tinh thể lục phương,
có khả năng chống ăn mòn trong không khí tốt hơn một chút so với lantan,
xeri hay neodymi, nhưng nó phát triển một lớp che phủ bằng ôxít màu xanh
lục dễ bở vụn ra khi bị lộ ra ngoài không khí, làm cho nó tiếp tục bị ôxi hóa.
Praseodymi có sẵn ở lượng nhỏ trong lớp vỏ Trái Đất (9,5 ppm). Nó được tìm
thấy trong các khoáng vật đất hiếm như monazit và bastnasit, thông thường
chiếm khoảng 5% các nguyên tố nhóm lantan chứa trong đó, và có thể được
phục hồi từ bastnasit hay monazit bằng công nghệ trao đổi ion hay bằng chiết
dung môi ngược dòng.
Các nguyên tố này là những kim loại khó nóng chảy và khó sôi.

1.1.6. Tính chất hóa học.
1.1.6.1.Sơ lược tính chất hóa học của Lantan, Praseodym.
Lantan có cấu hình electron [Xe]5d16s2, Preseodym có cấu hình
[Xe]4f36s2 khi bị kích thích 1 electron 4f nhảy sang 5d tạo cấu hình dạng
5d16s2, obitan 4f còn lại bị các electron 5s25p6 che chắn với tác dụng bên
ngoài nên không có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất của Pr. Do đó các
hợp chất La, Pr thể hiện chủ yếu là mức oxi hóa +3. Vì vậy chúng có chung
những tính chất hóa học đặc trưng.
Lantan, Praseodym là chất khử mạnh:
- Kim loại dạng tấm bền trong không khí khô. Trong không khí ẩm bị mờ đục
nhanh chóng vì bị phủ màng cacbonat bazơ được tạo nên do tác dụng với H 2O
và CO2:
2Ln + 6H2O = 2Ln(OH)3 + 3H2 (Ln = La, Pr)
Ln(OH)3 + CO2 = Ln(OH)CO3 + H2O
0
- Ở 200 – 400 C, cháy trong không khí tạo thành oxit và nitrua:
4Ln + 3O2 = 2Ln2O3
2Ln + N2 = 2LnN
12Pr + 11O2 = 2Pr6O11
SVTH: Lưu Thị Xuyến 14

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

- Tác dụng với halogen ở nhiệt độ không cao, với N, S, C, Si, P à H khi đun
nóng:

2Ln + 3X2 = 2LnX3 (X: Halogen, t0 = 3000C)
2Ln + 3S = Ln2S3 (t0 = 500 – 8000C)
- Tác dụng chậm với nước nguội và nhanh với nước nóng để tạo thành hidroxit
và giải phóng H2.
2Ln + 6H2O = 2Ln(OH)3 + 3H2
- Tan dễ dàng trong dung dịch axit, trừ HF và H 3PO4 vì tạo muối LnF3, LnPO4
ít tan.
- Không tan trong kiềm kể cả khi đun nóng.
- Ở nhiệt độ cao có thể khử được nhiều oxit kim loại.
1.1.6.2.Sơ lược tính chất các hợp chất của Lantan, Praseodym
a) Oxit của Lantan, Praseodym.
Các oxit Ln2O3 (Ln: La, Pr) là chất có nhiệt độ nóng chảy cao và bền
nhiệt và là những oxit bazơ điển hình không tan trong nước (độ tan trong
nước tương đối nhỏ như La2O3 là 1,33.10-5g. Tác dụng được với nước nóng
(trừ La2O3 không cần đun nóng, với Ce2O3 cần đun sôi):
Ln2O3 + 3H2Onóng → 2Ln(OH)3
Tan trong các axit vô cơ tạo thành dung dịch chứa [Ln(H 2O)n]3+ (n:
6,8,9). Các oxit này không tan trong dung dịch kiềm nhưng tan trong kiềm
nóng chảy và tan dần trong muối amoni.
Ngoài ra với Pr còn có oxit bền là Pr6O11.
 Lantan oxit (La2O3)
La2O3 là chất rắn màu trắng, khó nóng chảy, có tính chất giống CaO, hấp
thụ CO2 , H2O trong không khí tạo cacbonat bazơ; La2O3 hấp thụ H2O toả
nhiều nhiệt:
La2O3 + 3CO2 = La2(CO3)3
∆H 0 = - 154 KJ
La2O3 + 3H2O = 2La(OH)3
La2O3được dùng để chế tạo loại thuỷ tinh làm kính bảo hộ (ngăn ngừa tia
tử ngoại).
 Praseodym oxit (Pr2O3)


SVTH: Lưu Thị Xuyến 15

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Pr2O3 là chất rắn màu lục - vàng, khó nóng chảy, không tan trong H 2O và
dung dịch kiềm nhưng tác dụng với H2O tạo hidroxit phát nhiệt, tan trong
kiềm nóng chảy và axit vô cơ:
Pr2O3 + 3H2O = 2Pr(OH)3
Pr2O3 + Na2CO3= 2NaPrO2 + CO2
Pr2O3 + 3H+ + nH2O = [Pr(H2O)n]3+ + 3H2O
Pr2O3 được dùng làm bột màu.
b) Hydroxit của Lantan, Praseodym
La(OH)3 là chất kết tủa màu trắng. La(OH) 3 là bazơ mạnh (tương đương
với Ca(OH)2), hấp thụ CO2 trong khí quyển, tác dụng với muối amoni giải
phóng NH3, bị mất H2O khi nung nóng tạo oxit:
2La(OH)3 + 3CO2 = La2(CO3)3+ 3H2O
La(OH)3 + 3NH4Cl = LaCl3 + 3NH3+ 3H2O
2La(OH)3 = La2O3 + 3H2O
Pr(OH)3 là chất kết tủa dạng vô định hình, thực tế không tan trong nước,
là bazơ mạnh (trong khoảng giữa Mg(OH)2 và Al(OH)3), hấp thụ CO2trong
không khí. Do đó hiđroxit của Prazeodim thường lẫn cacbonat bazơ:
Pr(OH)3 + CO2 = Pr(OH)CO3 + H2O
La(OH)3 và Pr(OH)3 được điều chế bằng cách cho dung dịch muối của
La3+ và Pr3+ tác dụng với dung dịch kiềm hoặc dung dịch NH3.

−
Ln3+ + 3OH = Ln(OH)3
c) Muối của La, Praseodym
 Các muối của La, Pr (Ln3+)
LnX3(X: halogen): là những chất rắn màu trắng, LnF 3 khó nóng chảy
(t0nc= 1450 - 1550 0C). LnX3 (X = Cl, I, Br) có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn
(t0nc = 800 - 900 0C), hút ẩm, tan trong nước và bị thuỷ phân tạo LnOX:
LnX3 + H2O = LnOX + 2HX
Ln2(SO4)3, Ln(NO3)3 đều tan, kết tinh từ dung dịch ở dạng hiđrat, hút ẩm
chảy rữa trong không khí và bị nhiệt phân huỷ tạo oxit bền.
Ln2(C2O4)3, Ln2(CO3)3 ít tan , khi đun nóng trong nước tạo muối
cacbonat bazơ.
Các muối Ln3+ cũng giống các muối M2+ của kim loại kiềm thổ, có khả
năng

hình

thành

muối

SVTH: Lưu Thị Xuyến 16

kép

với

muối

của


kim

loại

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5

kiềm

và


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

NH+4 như: Ln2(SO4)3.3Na2(SO4).12H2O, Na2Ln(NO3)5, NaLn(CO3)2.6H2O, Na
Ln(C2O4)2.v.v...
VD: La2(CO3)3 + Na2CO3 + 12H2O = Na2La2(CO3)4.12H2O

1.1.6.3.Khả năng tạo phức của Lantan và Praseodym
La3+, Pr3+ có khả năng tạo phức với những phối tử vô cơ thông thường
như: NH3, Cl-, CN-, NO3-, SO42-,... những phức kém bền.
La3+ và Pr3+ có khả năng tạo phức tương đối bền với những phối tử đa
càng, những phối tử hữu cơ như: C 2O42-, β-đixetonat, EDTA, DTPA,
IMDA,.v.v..
Sự tạo phức của La3+ và Pr3+ với những phối tử hữu cơ được giải thích là
do hai yếu tố là hiệu ứng Chelat và điện tích của các phối tử:
1. Hiệu ứng Chelat (hiệu ứng tạo vòng): làm cho entropi của hệ tăng làm
tăng độ bền của phức, ví dụ như: H5DTPA tạo phức với Ln3+:

Ln(H2O)n3++ DTPA5- → [Ln(H2O)n-8DTPA]2- + 8H2O
Số tiểu phân tạo thành tăng từ 2 đến 9 làm entropi của hệ tăng lên dẫn
đến phức tạo thành bền.
2. Điện tích của các phối tử: các phối tử có điện tích càng âm (điện tích
âm của phối tử càng lớn) lực tương tác giữa các phối tử với ion đất hiếm càng
mạnh, phức tạo thành càng bền.
Phức của các Ln3+ có số phối trí cao và biến đổi. Số phối trí đặc trưng là
6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Nguyên nhân là do bán kính của các Ln 3+ lớn( RLa3+ =
1.06 A0, RPr3+ = 1.013 A0) và bản chất của liên kết kim loại – phối tử trong
phân tử phức chất gồm cả liên kết ion lẫn liên kết cộng hoá trị. Trong dãy đất
hiếm, khả năng tạo phức tăng theo chiều tăng của điện tích hạt nhân, đó là do
điện tích hạt nhân tăng thì lực hút tới phối tử tăng.
1.1.7. Ứng dụng của đất hiếm

SVTH: Lưu Thị Xuyến 17

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

Các NTĐH là nguyên liệu cực kì quan trọng cho nhiều ngành khoa học,
kĩ thuật và công nghệ. Vai trò của NTĐH trong công nghệ chế tạo vật liệu là
không thể thiếu được.
Các NTĐH được dùng làm xúc tác cracking dầu mỏ, xúc tác đất hiếm
được dùng trong quá trình tổng hợp amoniac, xilen và nhiều hợp chất hữu cơ
khác. NTĐH còn được dùng làm xúc tác để làm sạch khí thải ôtô, xúc tác
trong lò đốt rác y tế. So với các xúc tác cùng loại chứa nguyên tố quý (Pt),

xúc tác chứa NTĐH bền với nhiệt, bên hóa học, có hoạt tính cao hơn và điều
quan trọng là giá thành rẻ hơn. Sử dụng một thời gian các xúc tác đất hiếm
được phục hồi bằng cách rửa bằng dung dịch HCl loãng.
Nhiều kim loại đất hiếm có tiết diện bắt nơtron lớn, nên được dùng để
hấp thụ nơtron nhiệt trong lò phản ứng hạt nhân.
Trong công nghiệp luyện kim, các NTĐH được dùng để cho thêm vào
một số hợp kim. Chẳng hạn để sản xuất gang biến tính người ta cho thêm các
NTĐH. Do tác dụng của các NTĐH, không những một số tạp chất có hại
trong gang bị loại ra mà cấu trúc của cacbon trong gang cũng biến đổi làm
giảm tính giòn của gang và gang biến tính có thể thay thép. Thêm NTĐH vào
hợp kim của Magie làm cho hợp kim bền cơ học và bền nhiệt hơn. Những hợp
kim này được dùng để chế tạo thiết bị trong máy bay. Thép chứa 6% xeri
dùng làm dụng cụ phẫu thuật trong y tế.
Trong lĩnh vực vật liêu từ, các NTĐH cũng đóng vai trò quan trọng. Cá
vật liệu từ chứa đất hiếm có độ phản từ và mật độ năng lượng từ cao, giá
thành rẻ và sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực chế tạo động cơ điện, máy gia tốc
proton, máy tính. Đó là các hợp kim NdFeB, SmCo 6, SmFeCu có từ tính
mạnh gấp nhiều lần nam châm làm bằng sắt. Dùng để chế tạo các thiết bị trên
máy bay và tàu vũ trụ.
Trong công nghiệp thủy tinh, các NTĐH được sử dụng khá nhiều: CeO 2,
Nd2O3 được dùng để khử màu thủy tinh. Một số NTĐH được sử dụng để
SVTH: Lưu Thị Xuyến 18

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp


nhuộm màu thủy tinh như Nd2O3 (tím hồng), CeO2 (vàng chanh), …Y2O3 và
Eu2O3 được dùng để chế tạo gốm kĩ thuật và dân dụng chịu nhiệt cao.
Các NTĐH còn được dùng để chế tạo vật liệu phát quang có hiệu suất
phát quang cao, tốn ít năng lượng. Được sử dụng làm bột cho đèn huỳnh
quang, đèn compax màu, đèn hình tivi.
Trong nông nghiệp các NTĐH được dùng để ngâm tẩm hạt giống, sản
xuất phân bón vi lượng. NTĐH tạo ra các hợp chất enzim làm cho cây trồng
có khả năng kháng được sâu bệnh, cho năng suất cây trồng cao, bảo vệ môi
trường.
La2O3 được dùng làm chất xúc tác tự động; gốm, sứ; kính; chất huỳnh
quang và chất nhuộm.
Pr6O11 được dùng làm gốm, sứ; kính và chất nhuộm; nam châm vĩnh cửu.
Với việc ứng dụng các NTĐH đã khá phổ biến trong các ngành khoa học
kĩ thuật, kinh tế quốc dân, nhu cầu về NTĐH ngày càng cao. Trong khi các
NTĐH có trong tự nhiên rất phân tán. Để đáp ứng nhu cầu NTĐH cho các
ngành khoa học kĩ thuật, việc nghiên cứu thu hồi các NTĐH từ quặng và việc
phân tách chúng là một vấn đề cấp bách và quan trọng được các nhà khoa
học quan tâm.
Trong đó, hai nguyên tố thuộc nhóm nhẹ: La, Pr là những nguyên tố rất
quan trọng và cần thiết trọng công nghiệp, khoa học kĩ thuật. Vì vậy việc
nghiên cứu để thu hồi và tách các nguyên tố trên ra khỏi nhau là rất cần thiết.
Hiện nay để tách các NTĐH, người ta thường sử dụng các hợp chất polyme,
đặc biệt là nhựa Poly hydroxamic axit (PHA) và dẫn xuất của nó.

SVTH: Lưu Thị Xuyến 19

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội


Khóa luận tốt nghiệp

Giới thiệu chung về nhựa poly(hydroxamic axit) (PHA)
1.1.8. Đặc điểm chung của poly(hydroxamic axit)
Công thức cấu tạo đơn giản của poly (Hydroxamic axit):

Trong đó, P là polime xương sống.
Trong thành phần của nhựa PHA chứa 2 nhóm chức chính là –CONHOH
và –COOH. Nhóm –COOH có trong thành phần nhựa là vì trong quá trình
thủy phân một phần –CONHOH đã bị thủy phân tạo thành –COOH.
Poly(hydroxamic axit) được tổng hợp theo nhiều phương pháp khác
nhau như: đi từ polyacrylamit, poly(acrylic axit), poly(metylacrylat)…hoặc đi
từ acrylcacbohydroxamic với hydroxylamin trong điều kiện thích hợp [15].
Theo [16], các tác giả đã tổng hợp PHA từ poly (acrylamit) (PAA) trong
điều kiện thích hợp:

Hình 1.3. Sơ đồ phản ứng tổng hợp PHA từ Polyacrylamit
Sau quá trình tổng hợp thu được nhựa PHA có thành phần nguyên tố của
poly (hydroxamic axit) chứa chủ yếu 4 nguyên tố: C, H, N, O. Trong đó gồm
44,69% C, 6,68% H, 16,05% N, 31,46% O [16]. Ta thấy hàm lượng nguyên tố
SVTH: Lưu Thị Xuyến 20

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp


N và O cao hơn nhiều so với H cho thấy mức độ chuyển đổi cao của các
nhóm axit hydroxmic.
Poly(hydroxamic axit) là loại polyme có khả năng tạo phức vòng càng
bền với nhiều ion kim loại khác nhau [17]. Nhóm hydroxamic axit trong
polyme có công thức chung là RCO-RHOH (R là ankyl hoặc aryl) và xuất
hiện ở hai dạng tautome hóa giữa xeton và enol như trong hình 1.4

Hình 1.4. Nhóm chức hyroxamic ở dạng tautome hóa giữa xeton và
enol
Giai đoạn tách và tinh chế có thể sử dụng phương pháp sắc ký trao đổi
ion, trong đó chất nhồi cột là PHA đóng vai trò làm pha tĩnh và pha động là
dung dịch muối của kim loại cần tách và tinh chế.
1.1.9. Ứng dụng của poly(hydroxamic axit) trong việc hấp phụ và tách các
đổi ion kim loại đất hiếm
Việc tách các nguyên tố đất hiếm ra khỏi nhau là một trong những vấn đề
khó khăn nhất trong hóa vô cơ vì tính chất hóa học của chúng rất giống nhau.
Thông thường không thể chọn một phương pháp nào đó để áp dụng cho tất cả
các trường hợp [4,18,19].
Việc tách các NTĐH ra khỏi nhau con gặp khó khăn khác là thành phần
rất khác nhau của từng NTĐH trong quặng, do đó phương pháp tách phải
được chọn lựa sao cho phù hợp với thừng thành phần NTĐH cụ thể. Trước
tiên, cần tách sơ bộ các NTĐH thành các nhóm NTĐH có tính chất gần giống
nhau, sau đó tách riêng rẽ từng NTĐH [5,6,18,19].
Việc tách các ion kim loại khác nhau bằng kỹ thuật trao đổi ion trên cơ
sở các polyme đã được sử dụng từ lâu. Trong đó, có nhóm chức đặc biệt để
tách một số nguyên tố đất hiếm đã và đang được nhiều nhà khoa học trên thế
giới quan tâm nghiên cứu sử dụng làm chất trao đổi ion để tách các nguyên tố
SVTH: Lưu Thị Xuyến 21

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

đất hiếm. Trong số đó, các polyme chứa các nhóm chức aminoaxit, axit
photphonic, amino photphonic, axit cacboxylic... được sử dụng khá phổ biến.
Đặc biệt là polyme trên cơ sở poly(hydroxamic axit) đã được sử dụng để
nghiên cứu tách một số nguyên tố đất hiếm. Nhóm hydroxamic axit của
polyme trên cơ sở poly(hydroxamic axit) có khả năng tạo phức vòng càng đối
với nhiều ion kim loại. Trên cơ sở đó đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành
nhằm tổng hợp và ứng dụng poly(hydroxamic axit) trong việc tách, chiết và
tinh chế các kim loại quý như các nguyên tố phóng xạ U, Nd.., sử dụng tách
các nguyên tố đất hiếm ra khỏi hỗn hợp [20].
Cơ chế phản ứng giữa nhựa PHA với ion KLĐH được biểu diễn trong
hình hình 1.5.

Hình 1.5. Cơ chế phản ứng giữa PHA và ion KLĐH
Dựa trên cơ chế phản ứng trên đã có nhiều nhà khoa học trên thế giới đã
ứng dụng vào tách các NTĐH. Chẳng hạn như, với mục đích tách các nguyên
tố đất hiếm uranium, Kayasth và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng nhựa trao đổi
ion Chelex-100 (styren-divinylbenzen copolyme có chứa nhóm iminodiaxetic
axit). Kết quả nghiên cứu cho thấy sau quá trình tách lượng đất hiếm có trong
mẫu uranium hầu như không đáng kể, uranium thu được có độ tinh khiết rất
cao. Hiệu suất tách cao hơn hẳn khi sử dụng phương pháp kết tủa (chỉ đạt
khoảng 60-80%).[20]
Việc tách và tinh chế một lượng nhỏ đất hiếm, ví dụ Scandi (III), từ một
lượng lớn hỗn hợp đất hiếm đã được tiến hành bởi Hubicki. Tác nhân tạo
SVTH: Lưu Thị Xuyến 22


Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

phức và trao đổi ion có thể được sử dụng như photphonic, aminophotphonic
và xenlulozơ photphat [21]. Sử dụng các tác nhân này có thể tách chọn lọc
Sc(III) từ dung dịch muối với Y(III), La(III) hay Ln(III). Độ bền cao của phức
Scandi với photphoric và amino photphoric axit làm tăng độ chọn lọc của quá
trình tách lượng nhỏ Sc(III) từ Y(III), La(III) và Ln(III).
Đất hiếm được tách và thu hồi không chỉ từ nguồn quặng mà có thể từ
nguồn nước biển bằng cách sử dụng nhựa trao đổi ion. Fahat và các cộng sự
đã nghiên cứu sử dụng nhựa có chứa nhóm β-dixeton fluorinat được tạo lưới
bằng divinylbenzen để thu hồi một số nguyên tố đất hiếm từ nước biển [22].
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng thu hồi được từ nước biển đối với các
nguyên tố như La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy và Lu đạt trên 95%.
Hiệu quả tách bằng phương pháp tạo phức, trao đổi ion phụ thuộc nhiều
vào dung lượng hấp thụ hay diện tích bề mặt và bản chất của nhóm chức có
khả năng tạo phức của polyme được sử dụng. Trong đó các yếu tố bản chất
của chất tạo lưới, mức độ tạo lưới, pH, nhiệt độ, bản chất của ion kim loại là
rất quan trọng, chúng quyết định dung lượng hấp thu ion kim loại. Wu và
cộng sự [23] đã tiến hành nghiên cứu sự hấp thu của Holmium (III) lên nhựa
amino photphonic axit. Kết quả của nghiên cứu này đã tìm ra những điều kiện
về pH, nhiệt độ tối ưu, đồng thời xác định được hằng số hấp thụ và cơ chế hấp
thụ của Ho (III) bằng phổ hồng ngoại.
Khả năng tách chọn lọc các nguyên tố đất hiếm của nhựa trao đổi ion
iminodiaxetic cũng rất đáng quan tâm. Cụ thể là trong công trình nghiên cứu

của Moore, tác giả còn sử dụng kết hợp nhựa trao đổi ion sunfonic có tác
dụng hấp thu hiệu quả nhóm các nguyên tố đất hiếm nhẹ, nhóm nặng hơn
được hấp thụ bởi nhựa imino diaxetic và sử dụng EDTA cho quá trình rửa giải
[25].
Selvivà cộng sự [26] cũng tiến hành nghiên cứu sử dụng nhựa
poly(hydroxamic)- PHA để tách Galli (Ga) từ dung dịch natri aluminat, một
sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất nhôm. Trong công trình này, tác giả
SVTH: Lưu Thị Xuyến 23

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

đã tiến hành nghiên cứu tổng hợp PHA từ acrylonitrin-divinylbenzene (DVB),
nghiên cứu quá trình hấp thụ, tách Galli bằng cột tách sử dụng nhựa nhồi là
PHA. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy dung lượng hấp thu ảnh hưởng bởi
kích thước hạt nhựa và chất pha loãng thêm vào cột, đồng thời các tác giả đã
tìm ra khoảng kích thước tối ưu. Dung tích hấp thu được xác định bằng
phương pháp phân tích hàm lượng ion kim loại trong dung dịch sau khi qua
cột tách. Trong quá trình tách, rửa cột thì yếu tố pH đóng vai trò rất quan
trọng.
Trong công trình nghiên cứu sử dụng nhựa trao đổi trên cơ sở PHA để
tách nguyên tố La ra khỏi nước và tiến hành xác định lượng hấp thụ của PHA
đối với ion kim loại [27], các tác giả đã tiến hành thí nghiệm tạo phức của
PHA với một số ion nguyên tố đất hiếm như La3+, Dy3+, Pr3+, Ce3+, Nd3+, Gd3+,
Eu3+, Tb3+ cùng với quá trình thay đổi pH. Kết quả cho thấy dung lượng hấp
thu đất hiếm của nhựa trao đổi ion trên cơ sở PHA phụ thuộc vào pH. Khi pH

tăng thì dung lượng hấp thu tăng lên. Nhựa trao đổi ion có ái lực hấp thu
mạnh với Lantan ở pH = 6 và dung lượng hấp thu La ở pH này khoảng 2,3
mmol/g. Theo kết quả nghiên cứu này thì thứ tự hấp thu chọn lọc được sắp
xếp như sau: La3+> Dy3+> Pr3+> Ce3+> Nd3+> Gd3+> Eu3+> Tb3+.
Ngoài ra PHA với vai trò là nhựa trao đổi ion cũng đã được nghiên cứu
sử dụng nhằm tách urani ra khỏi hỗn hợp với Nd [28]. Bản chất liên kết giữa
ion Uranyl và poly(hydroxamic axit) dạng hydrogel được tổng hợp từ
poly(acrylamit) cũng đã được tiến hành nghiên cứu [29]. Chỉ số liên kết của
poly(hydroxamic axit) với ion Uranyl được xác định qua độ hấp thụ ion này.
Bên cạnh đó ảnh hưởng của các yếu tố như nồng độ ion, pH, nhiệt độ…đến
độ hấp thu của ion Uranyl lên hydrogel poly(hydroxamic axit) cũng được tác
giả và các cộng sự tiến hành khảo sát.
Khaled F. Hassan và cộng sự [29] đã nghiên cứu quá trình tách Zr từ Y,
Sr bằng PHA, các kết quả cho thấy, PHA có khả năng tách loại riêng rẽ Zr từ
Y, Sr.
SVTH: Lưu Thị Xuyến 24

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5


Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Khóa luận tốt nghiệp

 Nhận xét: So với phương pháp sử dụng nhựa trao đổi ion các polyme trên cơ
sở poly(hydroxamic axit) có khả năng tách tốt hơn, điều này vì nhựa trao đổi
ion chỉ đơn thuần có khả năng trao đổi những ion cụ thể của nó với các ion
của NTĐH trong dung dịch trong khi đó polyme trên cơ sở poly(hydroxamic
axit) ngoài khả năng trao đổi ion còn có chứa các nhóm chức năng như –
CONHOH, - SO3H,.. có thể tạo liên kết phức vòng càng bền với các ion kim

loại đất hiếm vì vậy khả năng tách sẽ đạt hiệu quả cao hơn so với nhựa trao
đổi ion thông thường. Đồng thời các tác nhân có khả năng tạo phức vòng càng
nói chung và poly(hydroxamic axit) nói riêng làm tăng hệ số tách đối với các
ion kim loại [30]. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc sử dụng
poly(hydroxamic axit) trong phương pháp tạo phức trao đổi ion ở dạng
hydrogel để tách chiết các nguyên tố kim loại.
Phương pháp sử dụng một số polyme trên cơ sở poly(hydroxamic axit)
(PHA) để tách các nguyên tố đất hiếm là một trong những hướng nghiên cứu
đã và đang được nghiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Phương pháp
này được cho là đơn giản hơn phương pháp chiết và tiêu tốn ít hóa chất tách
và tinh chế. Từ những ưu điểm vượt trội trên so với các phương pháp khác
nên phương pháp này sẽ được sử dụng nhiều hơn.
Vì vậy trong bài khóa luận của mình em sẽ trình bày về phần hấp phụ
các NTĐH Lantan, Praseodym dựa trên phương pháp trao đổi ion trên cơ sở
các polyme có nhóm chức đặc biệt. Đây cũng là cơ sở và định hướng ban đầu
cho quá trình tách các NTĐH.
Các phương pháp xác định hàm lượng La3+, Pr3+
1.1.10.
-

Phương pháp trắc quang (phổ hấp thụ phân tử UV-VIS)

Phân tích trắc quang là tên gọi chung của các phương pháp phân tích quang
học dựa trên sự tương tác chọn lọc giữa chất cần xác định với năng lượng bức
xạ thuộc vùng tử ngoại, khả kiến hoặc hồng ngoại.
SVTH: Lưu Thị Xuyến 25

Lớp: ĐH CN Hóa Vô Cơ – K5