Nghiên cứu khảo sát các điều kiện tối ưu tách một số nguyên tố đất hiếm gần nhau bằng phương pháp sắc ký chiết

LP>
5/)0

BO GIAO Dl)C & DAo T~O
TRUONG DM HOC DAL~ T
KHOA SAU DM HOC

LU~N VAN TH~C sI
NGANH HOA PHAN TicH

NGHIEN CUU KHAO SAT cAc DIEU KItN TOI tiu
TAcH MOT SO NGUYEN TO DAT HlEM GAN NHAU
BANG PHU<1NG PHAp SAC KY CHIET

Can bi) huang dftn: PGS.TS NGUYEN MQNG SINH
HQc vien: NGUYEN THANH ANH
Lop: Hoa K.9

r~r~,-:-;:j~-,-; -;T~·N·-;}-~~-1-·}~{.lcl
i

:'..:)l~L

.;:::,.-T

r

IF;"
:', i' _.C: U._~.\......
1171 I' 'fK<0-rL I) I

f •• ,,~
~l·~· U_.~.:'. _.;Ji
_I . . . -

',,'

It. __ . ~ __ •__ ~.

..... ~.

md';lt - 2003

.~

•• _ .._ _ ~


LiJi cam fin
Lu~n

van nay du<;iC tht!c

hi~n t~i

tich moi truong thuQc Vi~n Nghien cuu
Toi xiiI chan thanh cam on Hinh

Phong thi

H~t

ngi~m

nhan Da

d~o Vi~n

Hoa, Trung tam phan

L~t.

Nghien cuu

H~t

nhan Da

L~t,

Ban giam d6c Trung tam phan tich moi truong da t~o di~u ki~n cho toi nghien
cUu, thi nghi~m d€ hoan thanh ban lu~n van nay.
Dij.c bi~t, toi xin bay to long bie't on sau s~c va chan thanh Mn PGS.TS.
Nguy~n MQng Sinh da giao d~ tai, t~n tlnh huang d~n va giup dB toi trong su6t

qua trlnh tht!c

hi~n

va Man thanh lu~n van.

Toi xin ghi nhd va chan thanh cam on cac nha khoa hQc, quy th§y co da
gop y kie'n, nh~n xet va danh gia chilt lu<;ing ban lu~n van nay.
Toi xin chan thanh cam on UBND Tinh Lam D6ng, Lanh d~o

sa

Giao

d\lc & Dao t~o Lam D6ng, Ban Giam Hi~u Truong THPT Chuyen Thang Long,
t~p th€ can bQ nghien cuu thuQc Trung tam phan tich moi truong Vi~n nghien

cuu h~t nhan Da L~t, cac b~n d6ng nghi~p va gia dlnh da nhi~t tlnh giup dB,
t~o mQi di~u ki~n thu~n l<;ii va dQng vien toi trong qua trlnh tht!c hi~n lu?n van

DO. Lg.t, ngay 18 thang 11 niim 2003
HQc vien

Nguy~n Thanh

Anh


CAC KY Hr.¢U Dlf(1C sir Dl)NG TRONG LU~N VAN
·NTDH:

Ln 3+:
PC88A:
TBP:
HDEHP:
EDTA:

DTPA:
NTA:
HIBA:

fJ:

Nguyen t5 dilt hie'm
Ion kim lo~i dilt hie'm
2-etylhexyI2-etylhexylphotphonie axit
Tributylphotphat
Di-(2-etylhexyl)photphorie axit
Etylendiamintetraaxetie axit
Dietylentriaminpentaaxetie axit
Nitrilotriaxetat
a - Hidroxyizobutyrie axit
H~ s5 tach

Nuoe

(n):
(he):
[ ]:

Huu eel

HzG z:

HDEHP d

D:

N6ng d(\ can bAng
d~ng dimer
H~ s5 phan b5


Ml,JC Ll,JC
Trang

M<1DAU

1

Ph§n I: TONG QUAN TV LIt U

3

I. Nhu du thj trliong va tai nguyen da't hie'm

3

1.1. Nhu ciiu thi trllilng

3

1.2. Tai nguyen ddt hitm

5

1.2.1. Qu~ng va

cae khoang v~t da't hie'm tren the' gioi

5

1.2.2. Qu~ng da't hie'm d Vi~t Nam

6

II. Tinh chilt cua cae NTDH

7

II.I. D(ic tinh chung

7

II.2. Cae hf/p chilt cua Lantanoit

10

11.3. D(ic diim t(lO phuc cua cae ion kim IO(li ddt hitm

11

III. Dng dl).ng cua cae NTDH

13

III.I. Xuc tac

13

IIl.2. Thuy tinh

14

IlI.3. BQt mai bong

15

IlIA. Vqt li?u gUm

15

IlI.S. Vqt li?u tii

16

Il1.6. Vqt li?u philt quang

17

Il1.7. Nang nghi?p

18

IV. Cong ngh~ xU' If qu~ng dilt hie'm

19

IV.I. Lam giau qu(ing ddt hitm

19

IV.2. Tach tUng oxit ddt hitm

20

V. Cae phlidng phap tach cae NTDH

23

V.I. Phlidng philp chiet dung moi

23

V.2. Phlidng philp sac kj trao ddi ion

24


Phfin II: PmJ<1NG PHAPNGHIEN CUU

26

I. Phu'dng phap chiet

26

1.1. Nhilng khtii ni?m ed biin trong phlidng phtip ehitt

26

1.2. Tae nhan ehief NTDH

28

1.3. Chitt NTDH Mng h(lp ehiit ed photpho trung tinh

29

104. Chiet NTDH Mng hf/P ehat edphotpho axit

31

1.5. Chiet eae NTDH Mng tae nhan ehiet han h(lp

33

1.6. Chiet bdng eae h? ehief khtie

34

1.7. Tae dlJ,ng eua mualdily dtn hi?u quii ehief

35

II. Phu'dng phap stic ky

35

II.I. Nhilng khtii ni?m ed bim trong phlidng phtip stie kj

35

II.2. Cd si'l eua phlldng phtip sde kj

35

II.3. Phan lO{li eae phlldng phtip sde kj

36

II.4. Cae eaeh titn himh phan tieh sde kj

37

II.5. Peak site kj va eae dije trllng eua qua trinh rita giai

38

II.6. Cd si'l lj thuyet eua phlldng phtip sde kj

41

III. Phu'dng phap stic ky chiet

44

III.1. Ban ehat eua phlldng phtip

44

1II.2. Dije trllng eua eae pha

44

III.3. SIj phiin bi{nguyen ta'giila eae pha

45

lIlA. Cae yeu ta'anh hlli'lng den slj phiin M

46

IV. Phu'dng phap kich ho~t neutron

47

IV.I. Cd si'l eua phlldng phap kieh hO{lt neutron

47

IV.2. Xae dinh eae NTDH bdng phlldng phap kieh hO{lt neutron

47

IV.3. Cae phlldng phtip lihijn di?n xae dinh ham lll(lng va xit lj sa'li?u

49

IVA. Phlldng phap ehi thi Mng vi trong vi?e xae dinh h? sa'phiin M va
hi?u soot taeh hoa hf)e

51


Phdn III: KY THU!T THljC NGHItM
I. Hoa ehitt, t1lie't

53

bi, d\lng e\l

53

1.1. Hoa chilt

53

1.2. Thitt bi

54

llD~~

~

II. Cae phlidng phap philn tich va ki@'m tra

54

11.1. Phltdng phtip tUm dung moi chiet len Silicagel

54

II.2. Xac dinh ham lll(lng cac NTDH bling phltdng phtip tritc quang

55

II.3. Xac dinh hiwl lll(lng cac NTDH bling phlldng phtip phfin tich kich hO{lt

56

II.4. Xac dinh cac thOng so'cua quii trinh sitc kj chiet dfit hitm

60

II.S. Xac dinh ndng dQ axit

60

III. Khao sat cae di€o ki~n t6i lio

61

II1.1. Anh hlliing cua ndng dQ axit HN03 dtn hf sophiln bO°cua cac
nguyen to'Lantan, Neodim, Samari va Europi trong hf sitc kj chitt

61

III.I.I. Anh hUdng eua nang dQ HN0 3 de"n M so phan bo eua eae nguyen to
Lantan, Neodim, Samari va Europi trong

M Ln(N03kHN0 3.TBP.Silieagel

61

III.I.2. Anh hUdng eua nang dQ HCI de"n h~ so phan bo eua cae nguyen to
Lantan, Neodirn, Samari va Europi trong M LnC1).HCl.TBP.Silieagel
III.I.3. Anh hUdng eua nang dQ HCI de"n

M so phan bo eua eae nguyen to

Lantan, Neodim, Samari va Europi trong

h~

LnCI 3.HCl.HDEHP.Silieagel

62

64

III. 1.4. Anh hUdng eua nang dQ RN0 3 de"n M so phan b6 eua eae nguyen to'
La, Nd, Sm va Eu trong

h~

Ln(N03kHN03.HDEHP.Silieagel

II1.2. Khao sat cac thOng socua cQt sitc kj chiet

65

67

III.2. 1. Sl! phlJ thuQe h~ so' phan b6 eua eae nguyen to' Lantan, Neodim,
Samari va Europi VaG kieh thuoe eQt s~e

ky

67

III.2.2. Sl! phlJ thuQe ph~n tram hip thlJ eua eae nguyen t6Lantan,
Neodim, Samari va Europi VaG t6e dQ dong ehiiy

68


IlL3. Khiio Stit cae diiu ki~n rita giiii cae nguyen tf/La, Nd, Sm va Eu
trong h~ sac kj chief Ln(N03h.HN03.HDEHP.Silicagel

69

IIU.I. Anh hUdng cua n5ng dQ HN0 3 Mn khii nang rita giiii Lantan tren
cQt s~c

leY cruet La(N03)3.RN03.HDEHP.Silicagel

69

I1I.3.2. Anh hUdng ciia n5ng dQ RN0 3 Mn khii nang rita giiii Neodirn tren
cQt s~c ky chiet Nd(N0 3kHN0 3.HDEHP.Silicagel

71

I1I.3.3. Anh hUdng ciia n5ng dQ HN0 3 Mn khii nang ri'ta giiii Samari tren
cQt s~c

leY cruet Sm(N03kHN03.HDEHP.Silicagel

74

I1I.3A. Anh hUdng ciia n5ng dQ RN0 3 Mn khii nang ri'ta giiii Europi tren
cQt s~c ky cruet Eu(N03)3.HN03.HDEHP.Silicagel

76

lIlA. Khiio sat cae diiu ki~n rita giiii cac nguyen to'La, Nd, Sm va Eu
trong h~ sac kj chief LnCl3.HC1.HDEHP.Silicagel

78

I1IA.I.Anh hUdng ciia n5ng dQ axit HCI Mn khii nang ri'ta giiii Lantan tren
cQt s~c

leY cruet LaCI3.HCI.HDEHP.Silicagel

78

III.4.2.Anh hUdng ciia n5ng'dQ axit HCI Mn khii nang ri'ta giiii Neodim tren
cQt s~c

leY cruet NdCh.HCI.HDEHP.Silicagel

80

III.4.3.Anh hUdng ciia n5ng dQ axit HCI Mn khii nang ri'ta giiii Samari tren
cQt s~c

leY cruet SmC1].HCI.HDEHP.Silicagel

82

I1IA.4.Anh hUdng ciia n5ng dQ axit HCI Mn khii nang ri'ta giiii Europi tren
cQt s~c ky cruet EuCI3.HCI.HDEHP.Silicagel

85

11l.5.Anh hll1Jng czia n6ng dQ HCl trong h~ rita giiii han hf/p
HC1+EDTA O.OIM den khii nang rita giiii Lantan, Neodim, Samari
va Europi tren CQt sac kj chief LnCiJ,HCl.HDEHP.Silicagel

87

IV. Khao sat cae di~u ki~n tili u'u tach c~p nguyen til Lantan-Samari

89

IV.I. Anh hll1Jng cua n6ng dQ HN0 3 den h~ so'phfin bocua Lantan, Samari
trong h~ sitc kj chief La(N03hSm(N03hHC1.HDEHP.Silicagel

lV.2. Anh hll1Jng cua n6ng dQ HCl den h~ so'phfin bf/cua Lantan, Samari

89


trong h? stie kj ehitt LaC13.SmChHC1.HDEHP.Silieagel

91

IV.3. Khiio Slit cae diiu ki?n rita giiii

93

V. Khao sa~ cae di~u ki~n toi liu tach cij.p nguyen to dat hiem Neodim-Europi

95

V.I. Anh hlli'lng cua ndng dQ HCl dtn h? si)'phan b6cua Neodim va Europi
trong h? stic kj chitt NdChEuChHC1.HDEHP.Silicagel

95

V.2. Khiio sat cae diiu ki?n rita giiii tach cif,p nguyen to'Neodim va Europi
ra khoi han hf/p trong h? stic kj chitt NdC13.EuC13.HDEHP.Silieagel

96

VI. Khao sat cae di~u ki~~ toi liu tach cae nguyen to da't hiem Lantan,

Neodim, Samari va Europi

98

VI.l. Khiio sat moi trllilng hap th¥ cae nguyen to'Lantan, Neodim, Samari
va Europi tren cQt stic kj chief

98

VI.2. Khiio sat cae diiu ki?n rita giiii cae nguyen to'La, Nd, Sm va Eu tren
cQt stic kj chief LaC13.NdC13.SmC13.EuC13.HDEHP.Silicagel
VI.2.1.

Anh huang cua n6ng dQ HCI de'n khii nang nta giiii tach cae nguyen

to' La, Nd, Sm va Eu trong h~ s~c ky chie't LnCh.HCl.HDEHP.SiIicagel
VI.2.2.

98

98

Anh huang cua chi~u cao cQt s~c ky de'n khii nang ri1a giiii tach

cae nguyen to' La, Nd, Sm va Eu trong M s~c kY chiet
LnCh.HCl.HDEHP.Silicagel

103

VII. Ap dQng ket qua nghien cuu d~ tach cae nguyen to La, Nd, Sm va Eu
trong mllu quij.ng monazit Thua Thien-Hue

106

VII.l. Thanh philn quijng monazit Thita Thien-Hut

106

VII.2. fJiiu ehttdng clorua dilf hitm tit quijng monazit

108

VII.3. Khao sat quy trlnh tach eae nguyen to da't hiem Lantan, Neodim,
Samari va Europi tu t6ng clorua da't hiem

109

Ph§n IV: KET LU~N VA KIEN NGHl

112

TAl LItU TRAM KRAO

116


?

~

MODAU
Trong nhung nam gftn day, di doi vai slf phngh~, cac nguyen t6dfft hie'm (NTDH) ngay dng dUQc sil' d\lng rong rai trong

nhiSu nganh khoa hQc ky thu~t khac nhau, chinh VI v~y nhu cftu vS dfft hie'm
ngay dng tang.
Trong nganh cong nghi~p san xul1t 016, dfft hie'm dUQc siI' d\lng nhu la
chl1t xuc tac lam Sl;lch khi thai oto, giai quye't dUQc nl;ln 0 nhi€m moi truong
dang ngay dng gia tiing do khi thai oto tl;lo nen. Trong cong nghi~p hOa dftu,
dfft hie'm la tac nhan xuc tac cho phan ung craking dftu mo. Vai tro xuc tac cua
dl1t hie'm can th6 hi~n r6 trong cac qua trinh t6ng hQp nhiSu hQp chl1t huu cd va
vo cd quan trQng.
Dl1t hie'm khong kern phftn quan trQng trong nganh san xul1t thuy tinh
mau, v~t li~u g6m, bot mai bong. Vi~c siI' d\lng dfft hie'mtrong nnh vlfc nay
lam gia tiing chl1t lUQng cua san phftm.
Cac lOl;li v~t li~u tu chua NTDH co dO phiin tu va m~t do nang lUQng tu
kha cao, gia thanh re va du'QC sil' d\lng rong rai trong nnh vlfc che' tl;lo dong cd
di~n may, may tinh. Ngoai ra, cac NTDH can dUQC sil' d\lng M che' tl;lo v~t li~u
phat quang co hi~u sul1t phat quang cao it t6n nang lUQng.
Tit nhUng nam 70 cua the' ky XX, cac nha khoa hQc da nghien cuu ung
d\lng cac NTDH trong nnh vlfc nong nghi~p. NTDH dUQc dung d6 xii' ly hl;lt
gi6ng, san xul1t phan bon ... lam tang vQt san lUQng nong nghi~p, tang hi~u qua
san sul1t.
Cac NTDH co do tinh khie't cao ngay dng dUQC sil' d\lng nhiSu trong cac
nnh vlfc khoa hQc, ky thu~t. Nhi~m V\l hoan thi~n va t6i u'u hoa cac qua trinh
phan chia tinh che' nguyen t6dfft hie'm co y nghia quan trQng trong thlfc te' d~c
bi~t d6i vai nuac ta - mot nuac co ngu6n tai nguyen phong phu vai nhiSu lOl;li

qu~ng co thanh phftn rl1t khac nhau nhu monazit sa khoang yen bi6n, baznezit,
xenotim Yen Phil ...
Trong thlfC te', hi~n nay phudng phap chie't long - long dung cac tac
nhan chie't chinh nhu hQp chl1t cd photpho: TBP, HDEHP, TiAP ...va phudng
phap sitc ky trao d6i ion d6 phan chia cac NTDH co Hnh chl1t hOa hQc rl1t gi6ng
nhau dUQc xem la nhUng phudng phap chU ye'u san xul1t va phan chia cac
NTDH co do tinh khie't du cao.
Phudng phap sitc ky chie't la phudng phap phan chia cac NTDH ddn gian
ke't h<;1p dU<;1c Hnh u'u vi~t cua phudng phap chie't va sitc kY. Cac u'u di6m nay
lam cho cac nha nghien cuu quan tam. Cac nha nghien cuu t~p trung vao vi~c


tIm kie'm cae tae nhan ehie't giin tren ehilt mang thkh h<;lp e6 dung 1U<;Ing hilp
th\l eao va t6i u'u h6a cae di~u ki~n thl!e nghi~m nhdm phat huy he't Hnh nang
ella tae nhan ehie't va hi~u qua phan ehia cae NTDH biing phuong phap nay.
Vi~e khao sat cae ye'u to': Tae nhan ehie't-ehilt mang, moi truong, t6e dQ
dong ehay, nhi~t dQ, cae dung dieh fila giai ... t6i u'u trong vi~e phan ehia cae
nguyen to' dfft hie'm doi hOi nhi~u thoi gian va eong sue.
Voi Hnh hlnh d6, nQi dung ella 1u~n van "Nghien cUu khao sat cac di€u
ki?n tOlUu tach mQt sf! nguyen tf!ddt hitm gUn nhau bling phUdng phap site kj
ehiet" la:
1. Nghien cUll qui 1u~t phan b6 ella cae NTDH Lantan, Neodim, Samariva
Europi trong h~ siie kY ehie't LnC1rHC1-TBP-Silieage1
2. Nghien cUll qui 1u~t phan b6 ella cae NTDH Lantan, Neodim, Samariva
Europi trong M siie ky ehie't Ln(N0 3h-HNO r TBP-Si1ieage1
3. Nghien cUll qui 1u~t phan b6 ella cae NTDH Lantan, Neodim, Samariva
Europi trong h~ siie ky ehie't LnC1rHC1-HDEHP-Si1ieage1
4. Nghien cUll qui 1u~t phan b6 ella cae NTDH Lantan, Neodim, Samariva
Europi trong h~ siie ky ehie't Ln(N0 3)rHNO r HDEHP-Silieage1
5. Khiio sat cae di~u ki~n t6i u'u tach phan ehia cae nguyen Lantan va

Samari tit hon h<;lp Lantan-Samari; cae nguyen to' Neodim va Europi tit
hon h<;lp Neodim-Samari; cae nguyen to' Lantan, Neodim, Samari va
Europi tit h6n h<;lp Lantan - Neodim - Samari - Europi
6. Ap d\lng ke't qua nghien cUll d~ tach, phan ehia cae nguyen to' Lantan,
Neodim, Samariva Europi trong qUi,ing monazit Thita Thien-Hue'.
Do kinh nghi~m v~ lInh vl!e nay chua nhi~u, nen trong qua trlnh nghien euu
va trlnh bay 1u~n van e6 th~ e6 nhi~u thie'u s6t, rilt mong nh~n dU<;le sl! d6ng
g6p y kie'n ella quy th§y co va cae b<:tn d6ng nghi~p.
Da1<:tt, ngay 20 thang 8 nam 2003
Tae gia

2


~

Phfin I

"

TONG QUAN Tu' LI~U
I. NHU cAu THl TRUONG VA TAl NGUYEN DAT HIEM
1.1. Nhu du thj trtfong
Theo s6 li~u th6ng ke, nam 1986 [64] t6ng IUQng da't hie'm tieu thl;! tl;li
eae nUDe tren the' giDi (khong k~ eae nUDe Lien XO, Trung Qu6e va eae nUDe
Dong Au) la 22.600 ta'n, trong s6 do eo 21.200 ta'n t6ng da't hie'm phan nh6m
nh y . 93 % t6ng trQng IUQng da't hie'm dUQe dung dUDi dl;lng h6n hQp da't hie'm.
Trong s6 cae nguyen t6 da't hie'm rieng re eae nguyen t6 sau dUQe tieu thl;!
nhi€u nha't.
Bang 1. San luang (ta'n ) tieu thu cae NTDH tren the' giOi nam 1986

TrQng IUQng tieu thl;! ( ta'n )
Nguyen t6 da't hie'm
432
Y
Sm
476
Nd
404
Gd
71
Eu
44
Trong s6 cae nu'C1e tieu thl;! da't hie'm, tinh theo trQng IUQng thl My ehie'm
hang dffu (45%), tie'p do de'n Tay Au (27%) va NMt ban (20%). Cae nUDe eon
ll;li ehi tieu thl;! khoang 8%.
Thanh phffn tieu thl;! 0 eae nUDe eling khae nhau. Thi dl;!, My sii' dl;!ng ehii
ye'u da't hie'm phan nh6m nh y, trong khi do NMt Ban ll;li sii' dl;!ng nhi€u da't
hie'm phan nh6m n~ng. Theo th6ng ke, Nh~t sii' dl;!ng 55% Y, 65% Eu, 73% Sm
va 65% Gd trong t6ng s6 da't hie'm tieu thl;! tren the' giDi. Do gia thanh cae
nguyen t6 da't hie'm nh6m n~ng tuang d6i eao, t6ng ehi phi v€ da't hie'm 0 Nh~t
Ban len de'n 346 tri~u USD, trong do 0 My la 235 tri~u USD.
Bang 2: Bang gia cae IOl;li oxyt da't hie'm (Theo ALDRICH - Handbook of Fine
Chemieals and Laboratory Equipment 2003 - 2004)
Kh6i IUQng
Gia thanh
Ten hang
DO
(g)
(USD)
sl;leh %

99,9%
500
91,80
Cerium (IV) oxide Ce02
152,10
Erbium (III) oxide Er303
99,99%
25
334,60
99,9%
25
Eutopium (III) oxide EU203
Gadolinium (III) oxide Gd 20 3
99,9%
42,00
25
204,30
Holmium (III) oxide Ho 20 3
99,9%
50
3


Lutetium (III) oxide LU203
99,9%
230,20
5
Neodymium (III) oxide Nd 20 3
99,9%
25

32,40
207,20
Praseodymium (III,IV) oxide Pr601l
99,9%
250
Samarium (III) oxide Sm203
99,9%
198,90
100
Terbium (III,IV) oxide Tb 4 0 7
99,9%
130,20
10
99,9%
154,80
Thulium (III) oxide Tm203
5
189,50
Yttrium (III) oxide Y303
99,99%
250
114,70
Ytterbium (III) oxide Yb 20 3
99,9%
50
Lanthanium (III) oxide La203
138,60
99,9%
1000
Da't hie'm du'<;IC ung dl:mg rQng riii trong cac llnh vlfc kMc nhau cila cang

nghi~p chu ye'u la luy~n kim, che' t<;l.O cha't xuc tac, v~t li~u phat quang dung
cho den hlnh tivi mau, na'u thuy tinh ...Nhln chung nhu du tieu th\l da't hie'm
tren the' giOi tu'dng d6i lOn. Cung vdi vi~c kMm pM ra nhung llnh vlfc ung
d\lng mdi cua da't hie'm nhu': sieu dfrn nhi~t dQ cao, nang nghi~p ...kha nang tieu
th\l da't hie'm ngay cang tang len.
Bang 3: Nhu du v€ da't hie'm d Nhat Ban nam 1989 nhu'sau
TrQng lu'<;Ing (ta'n)
Ten hang
axit Ytri
280
axit Lantan
400
axit Ceri
3150
axit Samari
300
Cac nguyen to' da't hie'm khac
770
Mishmetal
230
d Vi~t Nam, nhu du v€ sii' d\lng da't hie'm ngay cang tang len, nhi€u cd
Sd nghien cuu dii nghien CUu san sua't thii' bQt mai Ceri nhu' Khoa H6a D<;I.i hQc
T6ng h<;lp, Vi~n V~t lY-..Trong so' d6, bQt mai Ceri vdi mac thu'dng m<;l.i
CEROPOL-90 cila nh6m nghien cuu thuQc Vi~n Cang ngh~ X<;l. hie'm co cha't
lu'<;Ing vu'<;It trQi cac lO<;l.i bQt mai kinh di~n va thlfC slf du'<;IC cac cd Sd mai bong
kinh d Ha NQi va cac tinh Ian c~n sii' d\lng.
Cang ngM che' t<;l.O da lii'a d Vi~t Nam ngay cang phhOi mQt nhu du tieu th\l da't hie'm kha lOn. D€ tai nghien cuu quy trlnh cang
ngM va thie't bi san xua't da lii'a tit mischmetal dii du'<;IC tri~n khai va dii thanh
cang tren cac m~t cang ngh~ va thie't bi na'u luy~n h<;lp kim pMt hOa, cang

ngM va thie't bi duc thanh da lii'a thanh phfim, ki~m tra danh gia cha't 1u'<;Ing
thanh phfim va xay dlfng du'<;Ic tieu chufin cd Sd cua san phfim da lii'a, dii ap
d\lng ke't qua nghien cuu d~ tri~n khai san xua't hdn 4 ta'n da lii'a thanh phfim
cung ca'p cho cac thi trltong kh~p eli nu'dc trong nhung nam tit 1984 - 1989.
?

4


1.2. Tai nguyen da't hie'm
1.2.1. QuiJng va cac kh6ang vijt dllt hie'm tren the'gifJi
Hit%n nay tren the' giOi dii tIm dU<;je 160 khoang v~t chua dat hie'm.
Nhung chi mQt s6 khoang v~t co gia tri eang nghit%p va co th~ ehia thanh 4 IO<:li
khoang ehinh:
+ Khoang chua h6n h<;jp cae axit (Loparit, Fergusonit, Ebsenit, Samarskit ...)
+ Khoang photphat (Monazit, Xenotim ...)
+ Khoang silieat (Gadolinit ...)
Cae rna dat hie'm ehinh dU<;je phiin b6 d 50 nude tren the' gidi nhi~u nhfft
va co gia tri eang nghit%p nha't la My.
B'an~ 4 : T rIT- Iu<;jng dx"
x" d cae nude tren t h ex" gldl
','
at h'lem
TrIT IU<;jng dat hie'm (trit%u ta'n)

Nude

36.00
6.47
1.94

0.98
0.75
1.46
47.6

Trung qu6e
My
x"
AndQ
Nam phi
Dc
Cae nude khae
T6ng eQng

-

Vdi trIT IU<;jng dat hie'm tren toan the' gidi g§n 50 trit%u ta'n, song mai nam
t6ng san1u'<;jng dat hie'm d cae nude chi khoang 50.000 ta'n.
B'ang 5 Tlm h h'm hsan
' xuat
x" dx"
, nude tren thx"
. " trong nam 1989
lem d, cae
e gldl
at h'x"
San IU<;jng (nganta'n)
Nude

20

14
7.2
3.3
2.2
1.5

Trung qu6e
My
Dc
Malaixia
x"
AndQ
Lien xa
Brazin
Nam phi
Thai Ian

1.1

0.9
0.8
T6ng eQng
51
Rieng trong thai gian tit nam 1983 den nam 1988, Trung Qu6e dii tang
san luqng da't hie'm ga'p 5 l§n. Trang nam 1988, t6ng san lu<;jng dat hie'm d
Trung Qu6e la 21.000 ta'n. Trong s6 do 6000 ta'n dU<;je su d\:mg trang nude con
l<:li du<;je xua't khfiu ehu ye'u sang Nh~t Ban.

5

1.2.2. Quijng dilt hitm 11 Vi?t Nam
f:>anh gia chung v~ tai nguyen dat hie'm Vi~t Nam cho tha'y v~ m~t
khoang v~t da't hie'm co y nghia cong nghi~p hi~n co bastnazit, monazit va
xenotim. V~ m~t trii' lU<;1ng voi muc do tham do dia cha't hi~n nay, mtoc ta co
trii' lu<;1ng d\l' bao khaang 22.353.000 ta'n oxit da't hie'm. Tuy nhien, t6ng trii'
lu<;1ng cac ca'p co th~ so sanh tuang duang voi ca'p tai nguyen RlE hi~n nay chi
khoang 948.000 ta'n va nhu v~y nuoc ta dung d vi tri thu 9 v~ tai nguyen dat
hie'm tren the' gioi (sau cac nuoc Trung Qu6c, Lien XO, Namibia, My, Uc, An
Do, Canada va Nam Phi).
d Vi~t Nam, vi~c khai thac va che' bie'n dat hie'm b~t dftu vao niim 1970
d Nam N~m Xe. Nhii'ng niim tie'p theo, ta dii phat hi~n cac
dat hie'm d Dong
Pao, Yen PM va vanh dai sa khoang yen bi~n. Thanh phffn dat hie'm cua Vi~t
Nam ra't da d.,wg, thanh phffn khoang v~t cilng khac nhau nhu trlnh bay d bang
6 va 7 [35,36]
B'
-u<;1ng
I 'cac
dmo
'"
ang 6 Th'anh p h"an quan tn;mg va tru
ll(t N am
at h·'"
lem v·'
Ma dat
Thanh phffn
Thanh phffn
Ham lu<;1ng Trii'IU<;1ng
hie'm

khoang hQc
hoa hQc
R Z0 3
(Tri~u ta'n)
parizit, U 3O g,
B~c
R Z0 3,
2.5%
7
N~m Barit,
Xe
piroclo,
sinkizit, NbzOs, TazOs
basnezit
basnezit, R Z0 3 4 -16%
Nam N~m Parizit,
10%
3
Xe
bitoselentin, barit, BaOlO-20%
canxit, ankerit
SrO 1-11 %
0.15ThO z
0.23%
Dong Pao
Basnezit, sinkizit, R z0 3 2-15%
8.5%
5
..
cemzlt,

lantanit, Fluout 5-49%
barit, florit
Barit 20-55%
5.10- 3
YenPhl1
Xenotim,
RZ0 3 1-5%
3%
fergusonit
0.1NbzOs
Zinlotit, . monazit, 0.3%
piroclo, rutin
U 30 g 0.1 - 0.3%
YZ0 3 0.3 - 0.1%
Sa kh6ang
Xenotim, monazit, R Z0 3, Zr, Ti
2.1%
casiterit

rna

6


ang 7 Th'anh Pih"an cac OXIt trong tong OXIt at hiem 0 cac mo (%)
Thanh
Bilc
Nam
Dong
Yen PM

Sa kh6ang
phffn
Pao
(2)
(4)
(3)
(1)
N~m
N~m
Xe
Xe
24
30.60
34.50
15.18
9.73
1.20
18.10
LaZ0 3
48
48.35
46.60
18.20
21.80
48.20
1.30
CeOz
0040
5.90
4.80

4.20
3.90
2.28
5
Pr6011
20.00
Nd z0 3
17
13.20
9.60
15.00
13.14
1.10
4
4.00
1.14
0.90
4.90
3.27
lAO
SmZ03
0.20
0.20
0.20
0.29
0.20
EUZ03
Gd Z0 3
2.80
004

0.50
0.60
4.80
4.50
6.80
0.20
Tb z0 3
0.30
0.30
0.75
0.56
0.88
0.90
0.11
0.14
4.30
3.67
9.80
DYz0 3
2.20
0.02
1.20
0.72
<0.01
HO Z0 3
0.20
9.20
0.03
<0.01
3.90

1.88
ErZ03
0.01
0.15
0.85
lAO
Tmz 0 3
1.47
13.00
Yb Z0 3
0.01
0.04
3.10
2.00
0.001
0.04
1.00
0.10
LUZ03
1.80
50.00 2.10
36047
0.18
1.04
Y Z0 3
Ghi eM: (1): Ke't qua do Phap phan tich (2): Ke't qua do Lien XO (cli) philn tich
(3): Trong xenotim sa khoang yen bi~n (4): Trong monazit sa khoang
yen bi~n.
Theo cac s6 li~u dieu tra so bO, trfi' ht<;1ng cta't hie'm Ci cac rna phfa tay
mtoc ta co th~ len Wi vai tri~u ta'n. So voi cac mtoc tren the' giOi, mtoc ta la mot

mtoc co tai nguyen phong phu ve cta't hie'm. Cac s6 li~u cong b6 cho tha'y,
ngoai nhfi'ng rna cta't hie'm dii bie't, trong thai gian vita qua tren the' gioi chi phat
hi~n them mot vai rna cta't hie'm nM, trong s6 d6 co rna cta't hie'm chUa khoang
v~t Gadolinit Ci dnh Quebec (Canada), rna cta't hie'm Ci Nam Trung Qu6c giau
cta't hie'm philn nh6m ni[mg. Ma cta't hie'm Yen PM phat hi~n Ci mtoc ta trong
thai gian vita qua cling chua nhieu nguyen t6 da't hie'm phan nh6m nij,ng.
.,..

,,'?

,

A"""',.'

II. TINH CHAT CUA CAC NGUYEN TO DAT HIEM
11.1. D~c Hnh chung [1,2,3]
Cac Lantanoit hay hQ Lantan c6 s6 thu ttf nguyen tli' tit 58 de'n 71 dlt<;1C
xe'p cling mot 0 voi Lantan c6 s6 thu ttf 57, bao g6m cac nguyen t6: Ceri (Ce),
Praseodim (Pr), Neodim (Nd), Prometi (Pm), Samari (Sm), Europi (Eu),
Gadolini (Gd), Tecbi (Tb), Dysprosi (Dy), Honmi (Ho), Ecbi (Er), Tuli (Tm),

7


Ytecbi (Yb), va Lutexi (Lu). Du'di day la mQt s6 di;ic di€m ct1a cac nguyen t6
Lantanoit.
Bang 8. Tinh chll't vat 19 Clla mot s6 NTDH
Nguyen t6
Lantan
Neodim

Samari
Europi
s6 hi~u nguyen til'
62
57
60
63
Kh6i lu'<;fng nguyen til'
138,9055
144.24
150.36
151.965
3,2
Tr~ng thai oxi h6a
3,2
3
3
Nhi~t dQ soi (K)
3347
2067
1800
3737
Nhi~t dQ n6ng chciy (K)
1191
1294
1347
1095
Ty tn;mg (g.cm- 3)
5.24
6.15

6.77
7.52
2
[Xe]4e6s 2
[Xe]4t6s 2
[Xej5d l 6s 2 [Xe]4t6s
Cll'u hlnh electron
Sau c<:inh
Sau C<:inh
L~ P phuong
Cll'u truc tinh th€
1.2
DQ am di~n
1.10
1.14
1.17
283.68
191.63
175.73
Nhi~t h6a hoi
399.57
Nhi~t n6ng chay
11.3
11.09
10.46
10.88
6
6
6
DQ d§n di~n( n .g-t.cm-I)

1.1.10
1.1.106
1.9.10
1.6.10
DQ dh nhi~t (W.m-I.K I)
13.9
13.5
16.5
13.3
Nhi~t dung rieng(J.g-IKI)
0.182
0.19
0.19
0.197
The' ion h6a thli nhll't (eV)
5.63
5.67
5.58
5.49
Th~ tich nguyen til' (cm 3 .mor l )
28.9
22.5
20.6
19.90
Ban kinh nguyen til' (A)
1.81
1.99
1.35
1.82
Ban kinh CHT (A)

1.64
1.62
1.85
1.25
Cll'u hlnh electron clla nguyen til' Lantanoit la 4e-145s25p65do-16s2. Trong
cac Lantanoit electron Hin lu'<;ft di~n vao obital 4f ella ldp ngoai thli ba trong khi
d6 c6 2 electron 0 Wp ngoai cling va Wp ngoai thli hai ella da s6 nguyen til' ella
cae nguyen t6la 8 electron (5s 25p6). Cae dii' ki~n quang ph6 cho bie't cae obital
4f va 5d c6 nang lu'<;fng gffn b~ng nhau, trong nguyen til' Lantanoit, cac obital 4s
c6 nang lu'<;fng thll'p hon cac obital 5d. Boi v~y, khac vdi Lantan, trong nguyen
til' cae Lantanoit electron 5d chuy~n vao 4f tril Gadolini.
Dl!a vao each di~n electron vao obital 4f, cae nguyen t6 Lantanoit du<;fc
chia thftnh hai nh6m. Bay nguyen t6 dffu til Ceri de'n Gadolini c6 electron di~n
vao cae obitan 4f tuan thea qui Hie Hund, nghla 1ft m6i obital mQt electron, h9P
thanh nh6m Ceri hay nh6m Lantanoit nh y , bay nguyen t6 con l~i til Tecbi de'n
Lutexi c6 electron thli hai lffn lu'<;ft di~n vao cae obital 4f, h9P thanh nh6m
Tecbi, hay nh6m Lantanoit n~ng.

8


La
4fsd'

Nhom Ceri Ce
4f
Nhom Tecbi Tb

Pi4e
Dy

Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
4f
4f5
4f
4e
4eSd'
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
4e+2 4e+3 4f7+4
4e+5
4e+6
4e+7
4f'4Sd'
Khi dU<;le kieh thich nh y , mQt (rfft it truong h<;lp hai) trong cae electron 4f
nhiiy sang obital Sd, electron 4f con l~i bi cae electron SS2Sp6 ch~n voi tae d~ng
ben ngoai eho nen khong co iinh huang quan trQng Mn Hnh ehfft eua cae
Lantanolt. Tinh ehfft hoa hQe eua cac Lantanoit dU<;le quy~t dinh ehu y~u bai
cae electron Sd'6s 2• Do v~y cae Lantanoit gi6ng nhi~u voi nguyen t6d nhom
IIIB.

Sv khac nhau trong ki~n true nguyen til' chi a lOp ngoai thl1' ba it co iinh
huang Mn Hnh ehfft hoa hQe eua nguyen to' nen cae Lantanoit rfft gi6ng voi

nhau. Mi,it khae chung rfft gi6ng voi Lantan va Ytri nen nguoi ta x~p tfft eii
chung thanh hQ nguyen to' dfft hi~m.
Nguoi ta cling thuong phan ehia dfft hi~m thanh 3 nhom:
+ Nhom nh y g6m 4 nguyen to': La, Ce, Pr va Nd
+ Nhom trung g6m 3 nguyen to': Sm, Eu va Gd
+ Nhom ni,ing g6m Yva 7 nguyen to': Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb va Lu.
Ngoai nhfi'ng Hnh ehfft di,ie bi~t gi6ng nhau, cae Lantanoit cling co nhung
Hnh ehfft khong gi6ng nhau. Tu Ceri Mn Lutexi mQt so' Hnh chfft bi~n d6i Mu
di,in va rilQt so' tinh chfft bi~n d6i tuh hoan. Sv bi~n d6i d~u di,in cae Hnh ehfft
dU<;lC giiii thich b~ng Sv co Lantanoit. Co Lantanoit la Sv giiim ban kinh nguyen
til' eua chung thea ehi~u tang eua so' tM tv nguyen til'. Nguyen nhan eua sv co
Lantanoit la do sv tang lvc hut cae lOp electron ngoai (n=S va n=6) khi di~n
Heh h~t nhan tang.
Cae ion Ln3+co mau s~e bi~n d6i tuy thuQe vao cffu hlnh electron 4f.
La3+ (4f)
khong mau
Lu 3+(4f'4)
3
Ce +(4f)
l~c
Tm 3+(4f'2)
Nd 3+(4e)
do nh~t
Er3+(4f'l)
3
Pm +(4f)
h6ng, yang
Ho 3+(4f'o)
Sm3+(4f5)
yang

Dy3+ (4f)
Eu3+(4f)
h6ng nh~t
Tb 3+(4fl)
Gd3+(4f7)
khong mau
Gd3+(4e)
14
1
Nhung ion co effu hlnh 4f, 4e va 4f cling nhu 4f va 4f'3 d~u khong co
mau, con cae effu hlnh electron khac co mau khae nhau.

9


Mau clla ion Ln 3+ sinh ra do s\f chuy€n doi electron f-f. Vl cac electron
4f bi cac electron SS ZSp6 cMn vai tac d~ng ben ngoai nen mau clla ion Ln 3+
khong ph~ thuoc vao ban cha't clla ph6i til' xung quanh.
11.2. Cae hl;fp eha't ella Lantanoit

II.2.1.0xit
Cac oxit ciia Lantanoit t6n tl;li d dl;lng vo dinh hlnh hay d dl;lng tinh th€,
mot so' d d,:lllg tinh th€ l~p phudng, so' khac d d~ng tinh th€ l~c phudng. LnZ03
gi6ng vai oxit clla kim lo~i ki~m th6. Chung ra't b~n nhi~t va kh6 n6ng chiiy.
ChUng khong tan trong nuac nhu'ng tac d~ng vai nuac tl;lo thanh hidroxit va
phat nhi~t. ChUng tan du'<;1C trong dung dich axit n6ng tl;lo thanh dung dich chua
ion [Ln(HzO)n]3+, trong d6 n = 8-9, nhu'ng gi6ng vai oxit nhOm la sau khi dil
nung truac se kern hOl;lt dong, cac oxit LnZ03 khong tan trong dung dich ki~m
nhung tan trong ki~m n6ng chiiy:
LnZ03 + Na ZC03 = 2NaLnOz + COz

Nhii'ng Lantanoidat NaLnOz ciia cac nguyen t6da't hi€m nh6m Ytri la ra't
b~n nhi~t va b~n h6a hQC.

II.2.2. Hidroxit
Cac hidroxit ciia Lantanoit la cha't dl;lng k€t tiia vo dinh hlnh, th\fc t€
khong tan trong nuac,tich so' tan ciia chUng vao khoiing lO- zo d Ce(OH)3 den
lO- z4 d Lu(OH)3' DO b~n nhi~t ciia chung cling giiim dftn til' Ce d€n Lu.
Ln(OH)3 la nhii'ng bazd kha ml;lnh, tinh bazd n~m giii'a Mg(OH)z va
AI(OHh va giiim dftn til' Ce den Lu. Do c6 th€ ha'p th~ khi COz trong khong khi
nen cac hidroxit thuong chUa t~p cha't cacbonat bazd.
Mot so' hidroxit c6 th€ tan trong ki~m n6ng chiiy tl;lo thanh nhii'ng hc;lp
cha't Lantanoidat nhu KNdO z, NaPr(OH)4 ...
II.2.3.Cae muifi eua Ln(III)
Mu6i ciia Lantanoit gi6ng nhi~u vai mu6i ciia Canxi. Cac mu6i clorua,
bromua, iodua, nitrat va sunfat tan trong nuac, con cac mu6i florua, cacbonat,
photphat va oxalat khong tan. Cac mu6i tan khi k€t tinh d~u d dl;lng hidrat vi
d~: LnBr3.6HzO, Ln(N0 3h6HzO, LnZ(S04h.8HzO. Cac mu6i Ln 3+bi thiiy philn
mot phftn trong dung dich nuac va khii nang d6 tang len til' Ce den Lu. Di€m
n6i b~t ciia Ln 3+ la d~ tl;lo nen mu6i kep. Di~u nay c6 ung d~ng quan trQng
trong vi~c philn chia cac Lantanoit thea phudng phap k€t tinh philn do~n.
Lantanoit trihalogenua (LnX3).
Lantanoit trihalogenua la nhii'ng cha't d d~ng tinh th€ c6 cffu tl;lo ion,
nhi~t dO n6ng chiiy va nhi~t do soi ciia chung d~u cao va giiim xu6ng tU
bromua d€n iodua. Cac triflorua khong tan trong nuac con cac trihalogenua

10


khae hUt frm va ehiiy flta trong khong khi frm. Cae triclorua khan co khii nang
hilp th\l khi NH3 t~o nen nhung amoniaeat LnCI 3.xNH3 .

Lantanoit (III) sunfat Ln2(S04)3
Cae Lantanoit (III) sunfat Ln2(S04)3 d~u tan trong nude, khi ke't tinh tit
dung dieh chung thuong 0 d~ng Ln2(S04h8H20. Khi dun nang 0 600-6500C,
cae hidrat milt nude bie'n thanh muo'i khan. DO tan eua Ln2(S04h giiim xuo'ng
khi nhi~t dO tang len.
11.3. D~c diim t~o phuc cua cae ion kim lo~i da't hie'm [26,36,57]
Do cae ion NTDH co di~n tich IOn va can cae obitan d va f tro'ng nen
chUng co khii nang t~o phue phong phu vdi cae phO"i til' vo eel va huu eel. Slf t~o
phue vdi cae pho'i til' vo eel la anion eua moi truong dong vai tro quan trQng
trong qua trinh ehie't.
Cae anion eua moi truong nhu: NO;,Cl-,SCW,SO~-,CzO~- ... thuong t~o
phue ye'u vdi cae ion Ln 3+. HAng so' t~o phue thuong n~m trong khoang 10- 2 102 . PhUe ehilt b~n heln la phue ehilt vdi cae pho'i til' huu eel nhu axit axetie, axit
fomie... va d~e bi~t quan trQng la phue ehilt vdi cae pho'i til' vong eang lo~i
aminopolieaeboxylie nhu: EDTA, DTPA, NTA ...HAng so' b~n eua cae phue nay
len tdi :?: 1020 [ 26,56].
Do b~n IOn eua cae phue ehilt vong cang nay dUhi~u ung entropi eua phiin ung t~o phue, vi d\l phiin ung t~o phUe:
Ln 3+cH20)n + EDTA ~ Ln 3+(H20)n_8(EDTA) + 8H20
Kern theo slf thoat ra so' IOn pMn til' nude lam tang hi~u ung entropi ~ S [26 ].
20

16
1 5 +-,-,...,---,-.----.---.---.---.-,-,-,---,--,
La Ce Pr lid Pm Sm Eu Gel Th Dy Ho Er TIn .

Hinh 1. HAng so' b~n eua cae phue Ln(EDTA)
Hoa hQe pho'i tri eua cae ion NTDH co ban kinh IOn la kha phUe t~p, d~e
bi~t 0 trong dung dieh . so' pho'i tri eua cae NTDH co thS la 7, 8,9 va eao heln.
Mot so' IOn cae muo'i eua axit huu eel dUtatrat ...Cae tae nMn t~o phUe ehilt nhu cae eomplexon EDTA, NTA, DTPA,

11


CDTA ...du<;1c sil' dl,lng nhi~u d€ philn chia cac NTf>H bhg phudng phap trao
d6i ion, cac ph6i til' la tac nhiln chitt nhu HDEHP, TBP... du'<;1C sil' dl,lng nhi~u
trong c6ng nghi~p phan chia cac NTf>H bhg ky thu~t chitt long-long.
Bang 9 Tinh tan dinh tinh clla cac mu6i dfft hitm
Philn nh6m Ytri
Anion
Philn nh6m Ceri
kt-H20; kt-F
F
kt- H20; kt - F
cr, B{, r, N03', CNS',
t - H2O
t-H20
CI0 4', Br04', CH3COO'
OH'
kt-H20; kt-OH'
kt-H20, kt-OH'
N03'bazd
tk-H20
kt-H20
t-M 2S0 4
M3Re(S04)3 M= KL Ki~m) kt-M 2S04
kt-H20, kt-COt
kt-H20,
kt-H20, kt-H+, kt-C 2O/'
kt-H20, kt-H+, t-C 2O/'.
C20/'

kt-H20
POl,CrOl,I03',
kt-H20
Fe(CN)64', CO(CN)63'

t-cot

cot

Ghi eM: kt-: khong tan; t-: tan; tk-: tan kern

B·ang10 Phucc h"'t
• NTf>H va'1 cac
, Pih""
~ Cd .
a cua
01 til' vo
Ph6i til'
Halogen

Thi dl,l
MLnF4; M = ion KL h6a tri I, Ln = La-Lu, Y, Sc
M2LnX6; X= F, CI, Br, I ; Ln = La-Lu, Y, Sc
M3CeX6; X = F, CI
Gici halogen
M 3Ln(NCS)6; Ln = Pr-Lu, Y, Sc
M3Ln(NCSe)6; Ln = Pr-Er, Y
M3Ln(NCO)6; Ln = Eu-Yb, Y, Sc
M3Ln(N03)6; Ln = La-Sm
Anion chua oxi

(NH 4hCe(N03)6
M3SC(P04h; M = Sr, Ba.
Trong cac phuc, cac NTf>H thuC1ng co so' ph6i tri tIt 6-12. Truac day,
nguC1i ta cho rhg trong dung dich nuac cac NTf>H co so' ph6i tri 5 la Chll ye'u.
Hi~n nay, nguC1i ta dii chung minh rhg cac NTf>H co th€ co so' ph6i tri
7,8,9...tMm chi bhg 12 [3,26,36]. cilu truc hlnh hQC va so' ph6i tri ion KLf>H
clla mOt so' phUc chilt d~i di~n dU<;1c trlnh bay (J bang sau:
B ang
• 11 S'"
",. tn, va, 'cau
" truc
, kh ong
~
' c h'"
glan cac p h uc
at NTf>H
o p h 01
Dlj.ng; hlnh hQc
Thi dl,!
s6 ph6i tri
Yb(Acac)3.H20
7
Bat di~n bie'n dlj.ng
B6i lang trl,! vuong ph£ng bie'n dlj.ng
La(Acac)3.2H20
8
Lang trl,! tam giac ba ch6p
NdCb.3HG1.3H20
9
H[LaEDTA.(H 20)4] .(H2O)3

Th~p di~n c6 hai dinh
10

Ghi eM: Acac - Axetylaxeton

HGI - Axit Glixin

12


Nhu dii tha'y a bang tren, s6 ph6i tri cua ion KLDH voi ph6i ttY da ph6i vt
hii'u cd, trong d6 c6 complexon thuong IOn hdn 6 va bien d6i. Stf th~ hi~n s6
ph6i tri nay hay kMc phl;l thuQc vao d~c di~m hlnh hQc cua ph6i ttY huu cd,
song ch~c ch~n ding stf anh huang cua yeu t6 l~p th~ cua ph6i ttY huu cd va
kich thuoc ban kinh ion KLDH khong qua Ion neu nhu cac phUc cha't t?O ra v~
cd ban c6 ban cha't ion.
Tuy c6 stf d6ng g6p cua cac lien ket cQng bOa tq, nhung a muc dQ nha't
dtnh. Ph§n d6ng g6p cua lien ket cQng h6a tq trong cac phuc cha't chiet dU<;1c
b~ng dung moi phan ctfc yeu chua dU<;1C nghien cUu nhi~u.
III.UNG DUNG CVA cAc NTDH
111.1. Xuc tac
IlL 1.1. Xuc ttic lam sq.ch khi thai oto
MQt trong nhung ngu6n khi lam 0 nhi~m moi truong m?nh nha't hi~n nay
la khi thai oto. Theo th6ng ke a Nh~t Ban, 93% khi CO, 57% khi cacbua hydro,
39% oxit nitd la do oto thai ra.
D~ giai quyet va'n d~ 0 nhi~m moi truong, nguoi ta l~p vao phia sau 6ng
xa khi oto mQt bQ ph~n IQc khi c6 chua cha't xuc taco Cha't nay vita c6 tac dl;lng
tang t6c dQ phan ung oxi h6a cac khi dQc nhu CO thanh CO 2, CH4 thanh H20,
vita c6 tac dl;lng tang phan ung khtY NO, N0 2 thanh N2. Xuc tac chua cac
nguyen t6 kim lo?i quy nhu Pt, Rh tuy c6 ho?t Hnh cao va kha nang lam s?ch

khi thai t6t nhu'ng gia thanh d~t VI v~y kh6 stY dl;lng rQng riii. Trong nhung nam
gh day, nguoi ta dii stY dl;lng xuc tac chUa dfft hiem d~ lam s?ch khi thai ot6.
So voi cha't xuc tac chUa cac nguyen t6 quy, xuc tac chua NTDH b~n nhi~t va
b~n h6a hdn, c6 ho?t Hnh cao hdn, khOng bt nhi~m dQC va di~u quan trong hdn
cii la gia thanh re hdn.
Xuc tac chua Lantan c6 thanh ph§n nhu sau: Lao,SSrO,2Co03 ho~c
LaCo03 dU<;1C trQn l~n voi oxit nhom va l~p vao 6ng xa khi cua ot6. Khi thai
oto chUa cac khi dQc CO, NO, N0 2 va cacbua hydro khi di qua lOp xuc tac se
bien thanh khi CO2 va.N 2. Ket qua thtY nghi~m cho tha'y, sau khi di qua xuc tac
chUa dfft hiem, hdn 80% CO va 60% cacbua hydro bt oxy bOa thanh CO 2 va
H20. Sau khi ot6 ch?y dU<;1c vai v?n kilomet, hi~u sua't lam s?ch khi cua cha't
xuc tac giam khong dang kl BQ pMn IQc khi chUa dfft hiem d6ng vai tro giam
thanh a 6ng xa khi otO.
Voi kha nang b~n nhi~t cao va cong ngh~ di~u che ddn gian, xuc tac
chua dfft hiem c6 th~ stY dl;lng a nuoc ta d€ lam s?ch khi thai tit cac 10 d5t rac
b~nh vi~n, 10 hoa tang ...

13


III.1.2. Xuc ttic cracking dilu mo
E>a't hie'm co trong thanh phftn xuc tac cracking dung trong qua trlnh che'
bie'n dh mo. Nam 1987, rieng nganh che' bie'n dh rna d My SIT d\lng he't
165.000 ta'n xuc tac craking trt gia 27 tri~u Dollars. LU\1ng dfft hie'm SIT d\lng d6
di~u che' xuc tac dung trong cong nghi~p che' bie'n dh rna chu ye'u dudi dc:lllg
muo'i clorua dfft hie'm chie'm 50% t6ng dfft hie'm tieu th\l d My.
Ben qnh vi~c che' bie'n dh rna, xuc tac dfft hie'm con dung trong qua
trinh t6ng h<;1p mQt so'cha't vo cd va hii'u cd nhu: amoniac, crezol, xylen ...Gffn
day, cung vdi vi~c tri6n khai cong ngh~ che' bie'n dh mo, nhu du xuc tac chua
dfft hie'm d nudc ta tang len dang kl

111.2. Thuy tinh
III.2.1. Nan thuy tinh[29,30,37}
III.2. 1.1. KhIT mau thuy tinh
Thiiy tinh thuong chua mQt lti<;1ng Fe2+ lam cho thuy tinh c6 mau yang
xanh la cay nh~t, M khIT mau thiiy tinh c6 th6 ap d\lng hai phudng phap sau:
+ Phudng phap bOa hQc: Them vao thanh phftn thuy tinh mQt lU<;1ng ra't
nho Ce02 (khoang 100 gil ta'n pho'i li~u) d6 oxi h6a Fe2+ thanh Fe3+.
+ Phudng phap v~t 19: Them vao thanh phftn thuy tinh mQt cha't sao cho
thuy tinh c6 kha nang ha'p th\l ta't
anh sang ddn sAc e6 bude s6ng g§n gio'ng
nhau. Khi d6 thuy tinh trd nen khong mau. Thong thuong nguoi ta dung mQt
lU<;1ng nho Nd20 3 (Khoimg 25 gIl ta'n pho'i li~u).
III.2.1.2. NhuQm mau thuy tinh
Cae oxit dfft hie'm dU<;1e SIT d\lng d6 t~o thuy tinh co cae mau khae nhau.
+ Oxit Ceri Ce02 nhuQm mau thuy tinh thanh mau yang nh~t. H6n h<;1p
Ce02 va Ti0 2 eho thuy tinh mau yang ehanh ra't phu h<;1p d6 san xua't cae m~t
hang dan d\lng.
+ Oxit Neodim Nd20 3 la oxit duy nha't nhuQm mau thiiy tinh thanh mau
tim h6ng va co kha nang lam thay d6i mau sAc dudi tae d\lng eua anh sang m~t
troi. Thiiy tinh mau chi dung d6 san xua't cae m~t hang thiiy tinh dung lam d6
trang sue, my ngh~ co gia tri eao VI gia thanh ra't dAt.
+ Oxit Prazeodim Pr6011 nhuQm mau thiiy tinh thanh mau xanh la cay
nh<:lt, g§n gio'ng thuy tinh chua Cr203. Vdi gia thanh eao nhung mau sAc thuy
tinh t<:lO ra khong tMt khae bi~t vdi cae nguyen to' khae, oxit Prazeodim kh6 e6
th6 dUQe ap dl,lng rQng"rai d6 san xua't cae m~t hang phl,le Vl,l doi so'ng.
+ Oxit Erbi Er203 nhuQm thuy tinh thanh mau h6ng nh<:lt. Cling nhu
Pr6010 la gia thanh qua dAt ung dl,lng th\fe te' eua IO<:li thuy tinh nay bi h<:ln ehe'.
NhAm giai quye't kh6 khan v~ nguyen li~u dfft hie'm dAt ti~n d6 nhuQm
thuy tinh mau, til lau nguoi ta da dung h6n h<;1p Nd 20 3 va Pr6011 vdi ty l~ thich

ca

14


h<;1p co gia thanh h? hdn hh M na'u thtiy tinh mau. (j mtoc ta, nam 1990, Xi
nghi~p san xua't sanh su thtiy tinh Go Va'p (Sai Gon) d1i na'u thli' nghi~m thanh
cang me thtiy tinh mau chua h6n h<;1p Ndz0 3 va Pr6011' Thtiy tinh di~u che du'<;1C
co mau xanh nh?t va co khii nang thay d6i mau du'oi anh den va du'oi anh sang
m~t troi.
Nguy~n Van TI! va cQng sl! [20, 37] d1i khao sat anh hu'ang ctia cac axit
Mt hiem Wi ca'u trUc va mau s~c ctia thtiy tinh. Cac tac gia d1i phat hi~n tha'y
khi them axit Lantan vao thanh ph§n thtiy tinh, h~ s6 chiet sua't ctia thtiy tinh
tang tIt 1,476 Mn 1,540. B~c bi~t, axit Ceri CeOz va LaZ03 co tac dl;!ng lam
tang dQ b~n hOa, b~n cd hQC va b~n nhi~t, giam dQ nhot ctia thtiy tinh.
111.3. BQt mai Mng
Gxit Ceri du'<;1c dung lam bQt mai bong thtiy tinh, da quy so voi bQt mai
bong thu'ong dung la axit s~t, t6c dQ mai bong ctia CeOz nhanh hdn ga'p 2-2,5
Ih. Ngay tIt nam 1972-1973, bQt mai bong CeOz d1i du'<;1c dung thli' nghi~m a
nu'oc ta d~ gia cang cac chi tie't quang hQc. Co th~ noi, cho Mn nay mQt trong
s6 nhUng IInh vl!c Mt hiem chiem u'u the'la sli' dl;!ng bQt mai bong. Trung blnh
m6i nam tren the gioi tieu thl;! khoang 5.000 ta'n bQt mai CeOz.
(j My, vi~c sli' dl;!ng bQt mai b6ng CeOz du'<;1c phan b6 nhu' sau: Kinh
thu6c : 45%, Lang kinh: 12%, Gu'dng : 20%, Ben hlnh tivi: 15%, Ba quy: 8%
Quy trlnh che bien bQt mai bong CeOz ra't ddn gian. Ham lu'<;1ng CeOz
trong bQt mai bie'n d6i tIt 45% (t6ng Mt hie'm trong qu~ng Basnezit) cho Mn
90%. T6ng Mt hie'm giau Ceri du'<;1c ke't ttia du'oi d?ng axalat ho~c cacbonat,
sa'y kha sau do nUlig CJ 11000C trong vong 2 gio. BQt mai CeOz voi cac co h?t
khac nhau du'<;1C phan.chia b~ng phu'dng phap l~ng dQng. Voi quy trlnh nay,
hi~n nay cac cd sa trong nu'oc c6 th~ san xua't hang tram kilogam bQt mai CeOz

dap ung nhu du ctia cac xi nghi~p san xua't m~t kinh thu6c va cac dl;!ng Cl;!
quang hQc.
111.4. V~t Ii~u gO'm
IIlA.I. Grfm leY thuq,t va grfm dan d~ng
V~t li~u g6m chua 90% Y Z0 3 du'<;1c dung trong 10 nung chiu nhi~t dQ cao,
che' t?O lang kinh chiu nhi~t. Chen nung chua Y Z0 3 dung d~ na'u chay cac kim
lo?i co ho?t Hnh m?rih trong chan khang. Y Z0 3 can c6 tac dl;!ng 6n dinh ket h<;1p
voi ZrOz d~ che' t?O v~t li~u b~n cd hQc, b~n nhi~t b~n h6a .
Bao Xuan Phai va cac cQng sl! [38 ] d1i nghien cuu cang ngM che' t?O ba
v~t li~u g6m c6 dQ b~n cao, trong d6 c6 h~ g6m d~c bi~t b~n cd chua cac phl;!
gia Mt hie'm ZrOz-CeOz-CaO-Alz03' lo?i v~t li~u chua Mt hiem nay dung
trong cang ngh~ luy~n .kim va gia cang kim lo?i.

15


Nguy~n Thu Thuy [39] va cac cQng sl! da di€u che pigment mau vang

chanh chua Pr60,J, mail vang trong chua Ce02' La203 va Ti0 2, mau tim hoa ca
chUa Nd20 3 va DY203' Cac 10<;li pigment nay dUQc dung dS trang tri g6m, su,
sik trang men.
IIIA.2. Grim sieu dan
Sau khi pMt hi~n hi~n tu'Qng sieu dfrn nhi~t dQ cao, xua't hi~n nhi€u
cong trlnh nghien cuu h~ sieu dfrn 1:2:3 (YBa2Cu307) c6 nhi~t dQ chuy~n pha
cao han nhi~t dQ cua Nita long c6 th~ truy€n di~n rna khong bi ma't nang lUQng.
Cha't sieu dfrn YBa2Cu207 dUQc di€u che bhg cach nung h6n hQp
cacbonat cua cac nguyen to' Ba, Y va Cu CI nhi~t dQ cao 850°c va nh~n thily vdi
hQp chilt di€u che til' h6n hQp cac oxit CI nhi~t dQ 800°C san phffm thu dUQc co
dQ min han, thu~n lQi cho vi~c che t<;lO cac v~t dfrn han.
Ben nay hQp chilt sieu dfrn chua Y la mQt trong nhUng hQp cha't co nhi~t

dQ chuy~n pha cao nha't. Neu hQp cha't nay dUQc ung dl;lllg rQng rai thl nhu du
tieu thJ.l Y20 3 se tang vQt.
111.5. V~t Ii~u tit
III. 5. I. Ferit Bari pha oxit Lantan
Ferit Bari sa dJ.lng rQng rai nhilt trong nam cham vinh cuu. Nam 1990,
cac nudc tren the gidi san xua't 600 nghln tiln Ferit Bari. Cong ngh~ san xuilt
Ferit Bari don gian va nguyen li~u d~ kiem.
Nam 1988, vi~c nghien cuu anh hUCIng cua Mt hiem tdi tinh chilt ciia
Ferit Bari da dUQc tien hanh CI nudc ta trong chuang trlnh ca'p nha nudc "V~t
li~u mdi". Cac tac gia M tai da khao sat anh hUCIng cua ham lUQng La203 va
di€u ki~n cong ngM Wi cac tinh chilt v~t 1.9 cua Ferit Bari. Ket qua thu oUQc
cho thily khi ham lUQng La203 trong Ferit Bari O<;lt 1% nang lUQng til d<;lt gia tn
cl!c d<;li. Neu ham lUQng La203 tiep tJ.lC tang, nang lUQng til' bilt dftu giam. Khi
them mQt lUQng nho La203 vao thanh ph§n Ferit Bari c6 th~ tang nang lUQng til'
khoang 20 - 40%.[20,36]
Bay la mQt trong sO' nhung ung dJ.lng Mt hiem c6 hi~u qua nha't CI nudc
ta trong thai gian qua. Vdi mQt quy trlnh cong ngh~ don gian va chi phi La203
khOng dang kS song vi~c sa dJ.lng Mt hiem da nang cao r6 r~t chilt lUQng cua
Ferit Bari. Hi~n nay cac san phffm Ferit Bari pha La203 dUQC sa dJ.lng rQng rai
d~ che t<;lO loa ph6ng thanh, may pMt di~n...
III.5.2. H(1p kim SmCos va Nd-Fe-B
Sm dUQc dung d~ che t<;lO hQp kim SmCo s co dQ phan til va m~t dQ nang
lUQng til cao c6 th~sa dJ.lng oUQc cii CI nhi~t dQ tha'p va cao. VI gia thanh ciia
Sm len cao nen nguoi ta thuong thay the mQt phfin Sm bhg cac NTBH kMc.

16