Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng các polyme có nhóm chức thích hợp để tách một số nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------

HOÀNG THỊ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG CÁC POLYME CÓ
NHÓM CHỨC THÍCH HỢP ĐỂ TÁCH MỘT SỐ NGUYÊN TỐ
ĐẤT HIẾM NHÓM NHẸ
NGƯỜI

Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 9.44.01.14
Văn Khôi

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2018


Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ
- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Người hướng dẫn khoa học 1: GS.TS. Nguyễn Văn Khôi
Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Trịnh Đức Công

Phản biện 1:

Phản biện 2:
Phản Biện 3:

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng …
năm 2018

Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam


A. MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Đất hiếm là một loại khoáng sản đặc biệt, được nhiều nước trên thế
giới xếp vào loại khoáng sản chiến lược, có giá trị đặc biệt không thể thay
thế. Nguyên tố đất hiếm có vai trò rất quan trọng và là nhóm nguyên tố
chiến lược đối với sự phát triển của các ngành kỹ thuật mũi nhọn, công
nghệ cao như điện, điện tử, quang học, laser, vật liệu siêu dẫn, chất phát
quang. Do vậy, việc khai thác, chế biến, phân chia và làm giàu các nguyên
tố đất hiếm để ứng dụng trong thực tế là một nhu cầu không thể thiếu đối
với những nước có tiềm năng và trữ lượng đất hiếm lớn.
Việt Nam là một nước có tiềm năng lớn về đất hiếm với trữ lượng
khoảng 15 triệu tấn oxit đất hiếm. Các mỏ đất hiếm ở Việt Nam có quy mô
từ trung bình đến lớn với đặc điểm chủ yếu là nhóm nhẹ (nhóm lantan ceri) và hiện nay vẫn chủ yếu tập trung khai thác và xuất khẩu quặng thô
với giá thành thấp.
Với tính năng đặc biệt, polyme có chứa nhóm chức hydroxamic axit
(hay còn gọi là poly(hydroxamic axit) (PHA)) được các nhà khoa học trên
thế giới quan tâm nghiên cứu để phân tách riêng biệt các nguyên tố đất

hiếm. Tuy nhiên, ở Việt Nam chưa thấy công bố nào liên quan đến quá
trình tổng hợp PHA cũng như ứng dụng polyme này để phân tách riêng rẽ
nguyên tố đất hiếm nói chung, nguyên tố đất hiếm nhóm nhẹ nói riêng.
Do vậy nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu chế tạo
và ứng dụng các polyme có nhóm chức thích hợp để tách một số nguyên tố
đất hiếm nhóm nhẹ” làm cơ sở để tổng hợp polyme có chứa nhóm chức
thích hợp sử dụng trong lĩnh vực tách riêng biệt các nguyên tố đất hiếm
nhóm nhẹ.
2. Mục tiêu của luận án như sau:
Chế tạo thành công các polyme có nhóm chức thích hợp để tách các
nguyên tố kim loại đất hiếm nhóm nhẹ (La, Nd, Pr và Ce); đánh giá hiệu
quả tách các ion kim loại đất hiếm của các polyme tổng hợp được; đánh
giá khả năng phân tách riêng rẽ từng ion kim loại đất hiếm nhóm nhẹ trên
hệ cột trao đổi ion.
3. Nội dung nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở acrylamit.
- Tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở acrylamit và natri vinyl
sunphanat.
- Nghiên cứu quá trình hấp phụ và giải hấp phụ các ion kim loại đất
hiếm phân nhóm nhẹ bằng PHA-PAM và PHA-VSA.
1


- Nghiên cứu tách riêng rẽ từng ion kim loại đất hiếm phân nhóm nhẹ
trong dung dịch tổng bắng PHA-PAM trên hệ cột trao đổi ion.
4. Cấu trúc luận án
Luận án có 138 trang, gồm các phần mở đầu, tổng quan, thực
nghiệm, kết quả và thảo luận, kết luận, những điểm mới của luận án, danh
mục các công trình khoa học của tác giả và tài liệu tham khảo, 45 hình và
45 bảng với 114 tài liệu tham khảo.

B. PHẦN NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
Đã tổng quan tài liệu trong và ngoài nước về đất hiếm, các phương
pháp phân tách nguyên tố đất hiếm, tổng hợp và ứng dụng polyme có
nhóm chức thích hợp để tách các nguyên tố kim loại đất hiếm. Từ đó đưa
ra định hướng nghiên cứu của luận án.
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu
2.1.1. Nguyên liệu, hóa chất
Acrylamit(AM), Natri vinyl sunphonat (VSA), Amoni pesunphat
(APS),N, N’ - metylen bisacrylamit hydroxylamin hydroclorit (HA), Span
80, dung dịch Parafin, dầu diezel, dung dịch chuẩn La(NO3)3, Ce(NO3)3,
Pr(NO3)3, Nd(NO3)3. Dung dịch tổng đất hiếm nhóm nhẹ (phân tách từ đất
hiếm Đông Pao) gồm: La3+ 36,76%, Ce4+ 47,79%, Pr3+ 4,41%, Nd3+
11,03% được phân chia và cung cấp bởi Viện Công nghệ xạ hiếm. Hạt
nhựa Dowex HCR-s, hạt nhựa Amberlite IR 120.
Các hóa chất phân tích khác: nước cất, NaOH, NaHCO3,HCl, H2SO4,
CH3OH,C2H5OH, C20H14O4, HNO3, C6H14,CHCl3, H2C2O4, CH3COOH,
CH3COONa được sử dụng ngay không qua tinh chế lại.
2.1.2. Dụng cụ, thiết bị nghiên cứu
Thiết bị trùng hợp huyền phù dung tích 3 lít, hệ cột trao đổi ion, tủ
sấy chân không, bể điều nhiệt, cân phân tích, máy khuấy từ có gia nhiệt,
nhiệt kế, bình cầu, sinh hàn hồi lưu, cốc thuỷ tinh, bình tam giác,
pipet…Phổ hồng ngoại, phân tích nhiệt trọng lượng TGA, kính hiển vi
điện tử quét FESEM, Kích thước trung bình của hạt, máy quang phổ phát
xạ Perkin Elmmer, thiết bị đo pH, thiết bị trùng hợp huyền phù dung tích 3
2


lít, Hệ cột trao đổi ion.

2.2. Nội dung nghiên cứu và phương pháp tiến hành
2.2.1. Tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở acrylamit
Quá trình trùng hợp polyacrylamit tạo lưới (PAM-gel) và chuyển hóa
PAM-gel thành PHA được thực hiện theo sơ đồ hình 2.4-2.6.
Pha liên tục
V1 (ml)

- Dầu diezen
- Span 80

Khảo sát các yếu tố:
- Nồng độ AM
- Nhiệt độ và thời gian
- Hàm lượng MBA
- Hàm lượng ABS
- Hàm lượng Span 80
- Tốc độ khuấy
- Tỷ lệ pha
monome/pha dầu

Pha phân tán
V2 (ml)

Tốc độ nạp liệu
10ml/phút

Bình phản ứng dung
tích 3 lít
Lọc

- Acrylamit: C%
- MBA
- APS

Rửa bằng nhexan

PAM tạo lưới
Sấy ở 60oC trong 5 giờ

PAM tạo lưới
(dạng hạt tròn đều)

Hình 2.4. Sơ đồ quá trình tổng hợp PAM-gel
PAM-gel
(10 g PAM + 50 g H2O)

Khuấy: 100 vòng/phút
Thời gian: 30 phút

Bình phản ứng dung tích 3 lít

Thêm dd NH2OH.HCl nồng độ 1-3.5
M, pH:10-14

Hỗn hợp phản ứng ở nhiệt độ T
(oC), thời gian t (phút)
Lọc
Sấy: 60oC trong 5 giờ

Khảo sát các yếu tố

ảnh hưởng
- Ảnh hưởng của nhiệt
độ, thời gian
- pH môi trường
Hàm
lượng
NH2OH.HCl

Rửa bằng nước
đến PH=7

Polyhydroxamic axit
3
(dạng hạt, tròn đều, màu vàng
nhạt)


Hình 2.6. Sơ đồ quá trình chuyển hóa PHA-gel thành PHA-PAM
2.2.2. Tổng hợp poly(hydroxamic axit) từ acrylamit và natri vinyl
sunphonat
2.2.2.1. Động học quá trình đồng trùng hợp acrylamit và natri vinyl
sunphonat
Với mục đích nghiên cứu hằng số đồng trùng hợp, các phản ứng
được khống chế độ chuyển hoá ≤ 10% (khống chế bằng cách trùng hợp ở
nồng độ rất loãng, thử nghiệm nhiều lần để khi độ chuyển hóa đạt ≤10%
thì tiến hành thí nghiệm). Tiến hành tổng hợp 5 mẫu copolyme với các tỷ
lệ mol AM/VSA ban đầu tương ứng là: 10/90; 30/70; 50/50; 70/30 và
90/10 trong khi các điều kiện khác được giữ nguyên không đổi.
2.2.2.2. Trùng hợp AM và VSA bằng phương pháp trùng hợp huyền phù
Quá trình trùng hợp được thực hiện tương tự như trường hợp trùng

hợp AM bằng phương pháp trùng hợp huyền phù, monomer trong pha
phấn tán lúc này là AM và VSA tỷ lệ AM/VSA là 60/40 phần khối lượng.
2.2.2.3. Chuyển hóa copolyme của AM và VSA thành poly(hydroxamic
axit)
Quá trình chuyển hóa copolyme của AM và VSA (P[AM-co-VSA]gel) thành poly(hydroxamic axit) (PHA-VSA) được tiến hành tương tự
như quá trình chuyển hóa PAM-gel thành PHA-PAM.
2.2.3. Hấp phụ và giải hấp các ion đất hiếm bằng PHA-PAM và PHAVSA
Hấp phụ: Lấy 0,15g PHA-PAM (hoặc PHA-VSA) cho vào bình phản
ứng chứa 50ml từng dung dịch ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và Nd(III) với
nồng độ tương ứng, khuấy tại nhiệt độ phòng. Sau thời gian phản ứng xác
định nồng độ ion còn lại trong dung dịch bằng phương pháp ICP-OES.
* Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ: pH đến
quá trình hấp phụ, thời gian, nồng độ ion kim loại ban đầu.
* Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ: Từ kết quả thu được khi
nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tới quá trình hấp phụ, xây dựng
phương trình đẳng nhiệt Langmuir .
2.2.4. Nghiên cứu tái sử dụng nhựa poly(hydroxamic axit)
Tiến hành 6 chu kì hấp phụ và giải hấp liên tiếp bằng 0,15g chất hấp
phụ trên. Sau mỗi chu kì, xác định phần trăm kim loại bị hấp phụ, phần
trăm kim loại được giải hấp và khối lượng chất hấp phụ bị hao hụt.
2.2.5. Hấp phụ trên cột các ion đất hiếm từ dung dịch tổng đất hiếm
nhóm nhẹ bằng PHA-PAM
4


Quá trình hấp phụ các ion kim loại đất hiếm nhóm nhẹ từ dung dịch
tổng và tách riêng rẽ từng ion kim loại được thực hiện theo sơ đồ hình 2.8.
Dung dịch đất hiếm nhóm nhẹ
La3+, Nd3+, Pd3+ và Ce4+
- Nồng độ 500mg/l

-PH=6; đệm axetat 0.5 M

Bơm định lượng
- Tốc độ: 130 ml/phút
Hệ cột trao đổi ion
- Dcột : 20mm
- Lcột : 800mm
- Lnhựa : 500mm
Rửa bằng dung dịch HCl
0.5M
- Tốc độ dòng 3-7 ml/phút
- Vr/Vn: 3/1 – 18/1

Hấp phụ trong 180 phút

Phân đoạn giàu
Pd3+

Phân đoạn
giàu Nd3+

Phân đoạn
giàu Ce4+

Hấp phụ và giải hấp từng phân đoạn lên hệ cột trao đổi ion

Rửa giải
HCl: 0.6M

Rửa giải

HCl: 0.1M

Rửa giải
HCl: 0.2M

Rửa giải
HCl: 0.4M

Hình 2.8. Sơ đồ phân tách các ion kim loại đất hiếm từ dung dịch tổng đất
hiếm nhóm nhẹ bằng nhựa PHA

5


CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở acrylamit
3.1.1. Nghiên cứu tổng hợp polyacrylamit tạo lưới (PAM-gel)
Trong nghiên cứu này pha liên tục được sử dụng là dầu diezen. Các
yếu tố ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm được nghiên cứu như nhiệt độ
(70-95oC) và thời gian (60-240 phút), nồng độ monome (15-35%), hàm
lượng chất khơi mào APS (0,5-1,75), hàm lượng chất tạo lưới (7-11%), tỷ
lệ pha monome/pha dầu (1/5-1/3), hàm lượng chất ổn định huyền phù (0,10,35) và tốc độ khuấy (200-40 vòng/phút). Kết quả nghiên cứu được trình
bày trong các bảng 3.1-3.6).
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng đến quá trình
trùng hợp
Thời gian
Nhiệt độ ( C)
(phút)
180
70

240
60
80
90
90
60
95
60
o

Gel1
(%)
91,4
95
94,8
98,6
99,5
-

D2TB
(m)
~ 180
 187
230
-

Đặc điểm sản phẩm
Tạo hạt, kết khối
Tạo hạt, kết khối
Tạo hạt, tách rời

Tạo hạt, tách rời, tròn đều
Tạo hạt, tách rời, tròn đều
Kết khối

Hàm lượng phần gel (%)

Ở nhiệt độ 90oC sản phẩm tạo thành có dạng có dạng hạt tròn có kích
thước 230m. Vì vậy, chọn nhiệt độ 90oC và thời gian phản ứng 60 phút
là điều kiện tối ưu cho quá trình nghiên cứu.

35%
30%
25%
20%
15%

0

20

40

60

80

Thời gian phản ứng (phút)

100

Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ monome và thời gian đến hàm lượng
gel
Hàm lượng phần gel của sản phẩm

1
2

Đường kính hạt trung bình của sản phẩm

6


Khi nồng độ monome tăng từ 15% đến 30% thì hàm lượng phần gel
tăng và thời gian phản ứng giảm. Tuy nhiên khi nồng độ monome cao
(mẫu 35%) quá trình trùng hợp diễn ra rất nhanh, khó điều khiển quá trình
phản ứng. Do vậy chọn nồng độ monome là 30% làm điều kiện cho nghiên
cứu tiếp theo.
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khơi mào đến hàm lượng phần
gel và độ trương của PAM-gel
Nồng độ KPS, %
0,5
0,75
1,0
1,25
1,5
1,75
Hàm lượng phần
93,2
96,8
99,5

98,4
98,0
97,3
gel, %
Độ trương, g/g
3,2
3,9
4,7
4,2
3,8
3,6
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng chất khơi mào KPS tối ưu
sử dụng để tổng hợp PAM-gel là 1,0%.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới tới độ trương và hàm
lượng phần gel của PAM-gel
Hàm lượng MBA (%)

7

8

9

10

11

Độ trương (g/g)

6,2

5,8

5,5

4,7

4,1

Hàm lượng phần gel (%)

98

98

98,4

99,5

99,5

Việc tăng hàm lượng chất tạo lưới từ 7-11% sẽ làm giảm độ trương
từ 6,2 - 4,1 g/g. Vì vậy, chọn nồng độ chất tạo lưới MBA là 10% để nghiên
cứu tiếp theo.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha monome/pha dầu tới tính chất hạt
Tỉ lệ pha phân
Kích thước hạt
Đặc điểm sản phẩm và khả năng
tán/pha dầu
trung bình DTB(m)

phân tách hạt
1/5
 225
Hạt tròn, đều nhau
1/4
 230
Hạt tròn, đều nhau
1/3
Hạt một phần bị kết khối
Ở tỷ lệ pha monome/pha dầu 1/4 thì quá trình tạo hạt tốt hơn, phân
bố kích thước hạt đồng đều hơn so với các tỷ lệ còn lại. Do vậy chọn tỉ lệ
pha monome/pha dầu diezen là 1/4 làm điều kiện nghiên cứu tiếp theo.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ chất ổn định huyền phù tới tính chất hạt
Hàm
Hàm
Kích thước hạt
lượng
lượng
trung bình
Đặc điểm sản phẩm và khả
Span 80
gel, %
DTB(m)
năng phân tách hạt
(%)
7


0,10
99,2

Khối, hạt không tròn
0,20
99,6
Khối, hạt không tròn
0,30
99,5
 230
Tạo hạt tròn, đồng đều
0,35
98,5
Tạo hạt và một phần bị nhũ hóa
Từ bảng 3.5 cho thấy, với hàm lượng span là 0,3% so với lượng dung
môi thì sản phẩm thu được là các hạt tròn tách rời nhau và có độ đồng đều
của hạt sản phẩm.
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới phân bố kích thước hạt
Tốc độ khuấy
Phân bố kích thước hạt (%)
(vòng/phút)
< 100(m)
100÷500(m)
>500(m)
200
7
 55
 38
300
4
92
4
400

 38
 57
5
Với tốc độ 300 vòng/phút, sản phẩm tạo thành đồng đều hơn, kích
thước hạt tập trung trong khoảng từ 100-500m (có đường kính trung bình
khoảng 230m) lên đến 92%.
➢ Một số đặc trưng lý hóa và tính chất sản phẩm PAM-gel
Đặc trưng tính chất sản phẩm được đánh giá thông qua khoảng phân
bố kích thước hạt, ảnh SEM bề mặt hạt, phổ IR và độ bền nhiệt TGA. Kết
quả được trình bày trong hình 3.2-3.3 và bảng 3.7-3.8.

Hình 3.1. Sự phân bố kích thước hạt
PAM-gel

Hình 3.2. Hình thái học bề mặt hạt
PAM-gel

8


Bảng 3.2. Trị số dao động liên kết của các nhóm chức trong PAM-gel
Dải số sóng (cm-1)
3369,36
2925,43
1660,61
1452
1413

Liên kết
N-H

C-H
C=O
C-N
-CH2

Nhóm chức, hợp chất
Amin bậc 1 (-NH2)
Alkyl (-CH2)
Cacbonyl (-C=O)
Nhóm amit 2
Dao động biến dạng của nhóm CH2

Bảng 3.3.Dữ liệu phân tích nhiệt TGA của PAM-gel
Giai đoạn phân
hủy
1
2
3

Khoảng nhiệt độ,
o
C
Tp-190
190-340
340-450

TMax

Mất khối lượng, %

248
390
555

2,22
24,43
25,80

Như vậy, điều kiện tối ưu để tổng hợp PAM-gel là: nồng độ monome
AM 30 %, nhiệt độ 90 oC trong thời gian 60 phút, nồng độ chất khơi mào
APS 0.1 %, chất tạo lưới MBA 10 %, tỷ lệ pha monome/pha dầu 1/4, hàm
lượng chất ổn định huyền phù 0,3 % và tốc độ khuấy 300 vòng/phút. Ở
điều kiện này polyme PAM-gel thu được dạng hạt tròn đều, tách rời nhau,
kích thước hạt phân bố tập trung ở 230 µm, độ trương cân bằng 4,7 g/g và
hàm lượng gel 99,5 %.
3.1.2. Tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở chuyển hóa PAM-gel
Để nghiên cứu quá trình chuyển hóa PAM-gel thành
poly(hydroxamic axit) (PHA-PAM) bằng hyroxylamin, sản phẩm được
sàng phân loại với cỡ hạt qua sàng có đường kính từ 100 – 500µm, độ ẩm
< 5%. Tiến hành nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chuyển
hóa nhóm acrylamit thành nhóm hydroxamic axit như nhiệt độ (25-40oC),
thời gian (0-24 giờ), pH (pH=10-14) và nồng độ NH2OH.HCl (1,0-3,5M).
Kết quả nghiên cứu được trình bày trong hình 3.6 và các bảng 3.9-3.10).
-CONHOH (mmol/g)

12
10
8
6
4

2
0

25 0C
30 0C
40 0C
0

6

12
18
Thời gian (h)

24

Hình 3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng nhóm chức
9


Từ hình 3.6, ta thấy, khi nhiệt độ tăng từ 250C đến 300C, hàm lượng
nhóm chức –CONHOH cũng tăng từ 9,8 đến 11,4 mmol/g sau 24 giờ.
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng nhóm chức
- COOH
pH
-CONH2(mmol/g)
- CONHOH(mmol/g)
(mmol/g)
10
12,93

1,25
1,14
11
12,57
1,50
1,25
12
8,54
1,75
5,03
13
3,94
1,70
9,68
14
2,30
1,68
11,34
Từ bảng 3.9 cho thấy pH trong khoảng 10-11 quá trình biến tính xảy
ra rất chậm (hàm lượng nhóm –CONHOH thấp). Trong khoảng pH = 1214 hàm lượng nhóm chức CONHOH tăng dần và đạt lớn nhất tại pH = 14.
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ NH2OH.HCl
Nồng độ
-CONH2
-COOH
-CONHOH
NH2OH.HCl(M)
(mmol/g)
(mmol/g)
(mmol/g)
1,0

5,38
1,45
8,49
2,0
4,39
1,57
9,36
3,0
3,09
1,61
10,62
3,3
2,30
1,68
11,34
3,5
2,26
1,72
11,34
Qua bảng 3.10 cho thấy ở nồng độ NH2OH.HCl 3.3M thì hàm lượng
nhóm chức –CONHOH đạt cao nhất.
➢ Một số đặc trưng lý hóa và tính chất của sản phẩm PHA-PAM
Đặc trưng tính chất của PHA-PAM được đánh gia thông qua phổ
hồng ngoại FTIR, phân tích nhiệt trọng lượng và ảnh SEM hình thái học
bề mặt. Kết quả được trình bày trong bảng 3.11-3.12 và hình 3.9-3.10.
Bảng 3.4. Trị số dao động liên kết của các nhóm chức trong PHA-PAM
Dải số sóng (cm-1)
3436-3190
2928
2857

1668
1009

Liên kết
N-H, -OH
C-H
C=N
C=O
N-O

Nhóm chức, hợp chất
Amin bậc 1 (-NH2), -COOH
Alkyl (-CH2)
-CONHOH (dạng enol)
Cacbonyl (-C=O)
-CONHOH

10


Hình 3.9. Giản đồ phân tích nhiệt trọng
lượng của PHA-PAM

Hình 3.10. Ảnh SEM của
PHA-PAM

Bảng 3.12. Dữ liệu phân tích nhiệt TGA của PHA-PAM
Giai đoạn
1
2

3

Khoảng nhiệt độ,
o
C
Tp-220
220-340
340-450

TMax, oC

Mất khối lượng, %

186
307
385

9,33
17,81
35,15

Như vậy điều kiện tối ưu để chuyển hóa PAM-gel thành PHA-PAM
là: quá trình chuyển hóa được thực hiện trong môi trường hydroxylamin
hydroclorit nồng độ 3,3 M, ở nhiệt độ 30 oC trong khoảng thời gia 24 giờ
tại pH=14. PHA-PAM thu được có chứa hàm lượng nhóm -CONH2 2,3
mmol/g, nhóm -COOH 1,68 mmol/g và nhóm -CONHOH 11,34 mmol/g.
3.2. Tổng hợp poly(hydroxamic axit) từ acrylamit và natri
vinylsunfonat
3.2.1.Tổng hợp copolyme của acrylamit và natri vinyl sunphonat
3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và nồng độ chất khơi mào đến

quá trình phản ứng
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình phản ứng đồng
trùng hợp acylamit và natri vinyl sunfonat, phản ứng được tiến hành với
nồng độ tổng hai loại monome là 0,5M, tỉ lệ VSA/AM = 6/4 (theo khối
lượng), tốc độ khuấy 70 vòng/phút, nhiệt độ 65-75oC, thời gian 60-240
phút và nồng độ chất khơi mào 0,5 – 1,2%. Kết quả được trình bày trên
hình 3.10-3.11.

11


100

Độ chuyển hóa (%)

Độ chuyển hóa (%)

100

80

80

60

60

65 oC
70 oC
75 oC

40
20

0,50%
0,75%
1,00%
1,20%

40
20
0

0
0

60

120
180
Thời gian (phút)

0

240

Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt
độ và thời gian tới độ chuyển hóa

60

120
Thời gian
(phút)

180

240

Hình 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ
chất khơi mào tới độ chuyển hóa
Lựa chọn điều kiện phản ứng cho nghiên cứu tiếp theo là: nhiệt độ
o
70 C, thời gian 180 phút và nồng độ chất khơi mào 1%.
3.2.1.3. Xác định hằng số đồng trùng hợp của AM và VSA
Kết quả xác định các hệ số trung gian  và  trong phương trình
Kelen – Tudos sử dụng kết quả phân tích thành phần copolyme bằng
phương pháp phân tích nguyên tố, kết quả được trình bày trong bảng 3.14.
Bảng 3.14. Kết quả xác định hệ số  và 
Mẫu
M1
M2
M3
M4
M5
M6

[M 1 ]
=x
[M 2 ]

0,111
0,429
1,000
1,500
2,333
9,000

d M 1 
x2
=y F=
y
d M 2 

0,175
0,630
1,070
1,580
2,380
7,310

0,07
0,29
0,93
1,42
2,29
11,08

G=

x( y − 1)
 = Fmin Fmax
y

-0,52
-0,25
0,07
0,55
1,35
7,77

0,88

=

F
G
=
+F
+F

0,07
0,25
0,51
0,97
0,72
0,93

-0,55
-0,21

0,04
0,40
0,43
0,65

Từ phương trình  = 1,3883 – 0,6197 với α = 0,88 ngoại suy tới: 
= 0 suy ra rVSA = 0,547,  = 1 suy ra rAM = 0,768.
3.2.2. Tổng hợp copolyme của acrylamit- natri vinyl sunfonat bằng
phương pháp huyền phù
Trong nghiên cứu này pha liên tục được sử dụng là dầu diezen. Các
yếu tố ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm được nghiên cứu như nhiệt độ
(70-90oC) và thời gian (60-240 phút), hàm lượng chất tạo lưới (7-11%),
nồng độ monome (4,63-40%), tỷ lệ pha monome/pha dầu (1/5-1/3), hàm
lượng chất ổn định huyền phù (0,1-0,35) và tốc độ khuấy (200-40
vòng/phút). Kết quả nghiên cứu được trình bày trong các bảng 3.15-3.20.
12


Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian phản ứng
Nhiệt độ Thời gian
(oC)
(phút)
180
700C
240
60
800C
90
0
90 C

60

Gel3
(%)
93
100
100
100

D4TB
(m)
175
 230
232

Đặc điểm sản phẩm
Tạo hạt, kết khối
Tạo hạt, tách rời
Tạo hạt, kết dính
Tạo hạt, tách rời, tròn đều
Tạo hạt, tách rời, tròn đều

Bảng 3.16. Ảnh hưởng của hàm lượng chất tạo lưới tới hàm lượng phần
gel và độ trương của copolyme P[AM-co-VSA]
Hàm lượng MBA (%)
Hàm lượng phần gel (%)
Độ trương(g/g)

7
99

12,6

8
99
9,5

9
99
7,2

10
99
5,4

11
99
4,3

Bảng 3.17. Ảnh hưởng của nồng độ monome đến quá trình phản ứng
Nồng độ
monome
(%)
4,63
10
20
30
40

Gel5
(%)

Thời
gian

D6TB
(m)

Đặc điểm sản phẩm

 100
 100
 100
 100
 100

180
150
90
60
50

85
115
175
232
325

Tạo hạt, nhỏ
Tạo hạt, nhỏ
Tạo hạt, tách rời

Tạo hạt, tách rời, đều
Tạo hạt, tách rời nhưng không đều

Bảng 3.18. Ảnh hưởng của tỉ lệ pha monome/pha dầu
Tỉ lệ pha
Kích thước hạt trung
Đặc điểm sản phẩm và khả
monome/pha dầu
bình DTB(m)
năng phân tách hạt
1/5
215
Hạt phân tán tốt, tròn
1/4
232
Hạt phân tán tốt, tròn
1/3
Hạt một phần bị kết khối
Bảng 3.19. Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt
Phần trăm
Kích thước hạt
Đặc điểm sản phẩm và khả năng
Span 80 (%) trung bình DTB(m)
phân tách hạt
0,10
Tạo hạt, nhưng hạt không tròn
3

Hàm lượng phần gel của sản phẩm

4

Đường kính hạt trung bình của sản phẩm

Hàm lượng phần gel của sản phẩm
6
Đường kính hạt trung bình của sản phẩm
5

13


Tạo hạt, nhưng hạt không tròn
232
Tạo hạt, hạt tròn và đồng đều
Tạo hạt và một phần bị nhũ hóa
Bảng 3.20. Ảnh hưởng của tốc độ khuấy
Tốc độ khuấy Hàn lượng phần Kích thước hạt trung bình DTB(m)
(vòng/phút)
gel
<100
100-500
>500
(%)
200
>99
8
 50
 42
300

>99
5
90
5
400
>99
 45
 50
5
Kết quả đã lựa chọn được điệu kiện tổng hợp thích hợp: nhiệt độ
phản ứng 90oC trong thời gian 60 phút, nồng độ monome 30%, hàm lượng
chất tạo lưới 8% (phần khối lượng so với monome), hàm lượng Span80
0.3%, tốc độ khuấy 300 vòng/phút.
3.2.3. Tổng hợp poly(hydroxamic axit) trên cơ sở chuyển hóa hóa P[AMco-VSA]
Trong nghiên cứu này, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình
chuyển hóa P(AM-co-VSA) thành PHA-VSA được nghiên cứu lần lượt là
nhiệt độ (25-50oC) và thời gian (0-24 giờ), pH (pH=10-14) và nồng độ
NH2OH.HCl (1,0-3,5M). Kết quả được trình bày trong hình 3.18, bảng
3.22-3.23.
-CONHOH (mmol/g)

0,20
0,30
0,35

8
6
25 oC
30 oC
40 oC

50 oC

4
2
0
0

6

12

Thời gian (giờ)

18

24

Hình 3.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hàm lượng nhóm
chức
Bảng 3.22. Ảnh hưởng của pH đến
hàm lượng nhóm chức
-SO3Na - CONHOH
pH
mmol/g
mmol/g
10
3,05
1,2
11
3,05

1,53
12
3,05
4,24

Bảng 3.23. Ảnh hưởng nồng độ
NH2OH.HCl đến hàm lượng nhóm chức
NH2OH.HCl(M -SO3Na
CONHOH
)
mmol/g
mmol/g
1,0
3,05
3,74
2,0
3,05
4,98
14


3,0
3,05
8,135
3,3
3,05
8,01
3,5
3,05
7,89

Kết quả thu được điều kiện tối ưu cho quá trình chuyển hóa P(AMco-VSA) thành PHA-VSA là: nhiệt độ 30oC trong thời gian 18 giờ ở nồng
độ NH2OH.HCl là 3.0M và pH=14.
➢ Tính chất sản phẩm PHA-PAM
Kết quả phân tích phổ IR, nhiệt trọng lượng TGA, hình thái học bề
mặt của PHA-PAM được trình bày trong hình 3.18-3.19 và bảng 3.24.
Bảng 3.24. Trị số các dao động liên kết của các nhóm chức trong phân tử
P(AM-co-VSA)
13
14

3,05
3,05

Dải số sóng (cm-1)
3425
2933
1666
1182
1037

7,15
8,135

Liên kết
N-H
C=N
C=O
S-O
S=O

Nhóm chức, hợp chất
Amin bậc 1 (-NH2)
-CONHOH (dạng enol)
-CONH2 và -CONHOH
-SO3-SO3-

Hình 3.18. Giản đồ phân tích nhiệt trọng lượng TGA của PHA-VSA

15


Hình 3.3.Hình ảnh FESEM của PHA-VSA
➢ Tóm tắt kết quả mục 3.2
- Điều kiện tối ưu cho quá trình tổng hợp: nhiệt độ 90oC, thời gian
60 phút, nồng độ monome 30% (tỷ lệ VSA/AM1,5/1 phần khối lượng), hàm
lượng chất tạo lưới và chất khơi mào lần lượt là 8% và 1% (theo khối
lượng monome), tỷ lệ pha monome/pha liện tục 1/4, hàm lượng chất ổn
định huyền phù 0,3% khối lượng so với dầu, tốc độ khuấy 300 vòng/phút.
- Điều kiện quá trình tổng hợp poly(hydroxamic axit) (PHA-VSA)
trên cơ sở chuyển hóa P[AM-co-VSA] bằng hydroxylamin hydroclorit như
sau: Nhiệt độ quá trình biến tính 30oC, thời gian 18 giờ, nồng độ
NH2OH.HCl3,0M, pH=14, tốc độ khuấy 100 vòng/phút.
+ Tính chất sản phẩm: sản phẩm dạng hạt, tròn đều; đường kính:
~232µm; độ trương: 9,67 g/g; hàm lượng nhóm chức –CONHOH:
8,315mmol/g; hàm lượng nhóm -SO3Na: 3,05 mmol/g.
3.3. Hấp phụ và giải hấp các ion đất hiếm bằng PHA-PAM và PHA-VSA
3.3.1. Hấp phụ các ion đất hiếm bằng PHA-PAM và PHA-VSA
Trong nghiên cứu này,các yếu tố ảnh hưởng đến quá tình hấp phụ
được nghiên cứu là pH môi trường, thời gian, nồng độ ion kim loại ban
đầu. Kết quả được trình bày trong hình 3.20-3.25.

150
Độ hấp phụ q(mg/g)

150

Độ hấp phụ q(mg/g)

120
90
La(III)
Ce(IV)
Pr(III)
Nd(III)

60
30
0
2

3

4

5
pH

6

7

90
La(III)
Ce(IV)
Pr(III)
Nd(III)

60
30
0
2

8

Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH tới
quá trình hấp phụ của PHA-PAM

3

4

5

6

7

Hình 3.21. Ảnh hưởng của pH tới độ
hấp phụ của PHA-VSA

Độ hấp phụ (mg/g)

150

120

120

90

90

La(III)
Ce(IV)
Pr(III)
Nd(III)

60

30

0
60

120
180
Thời gian (phút)

La(III)
Ce(IV)
Pr(III)

Nd(III)

60

30
0

8

pH

150

Độ hấp phụ q(mg/g)

120

0
0

240

16

60

120 180 240
Thời gian (phút)

300

Hình 3.23. Ảnh hưởng của thời gian
tới độ hấp phụ PHA-VSA

150

150

120

120

Độ hấp phụ q(mg/g)

Độ hấp phụ q(mg/g)

Hình 3.22. Ảnh hưởng của thời gian
đến quá trình hấp phụ của PHA-PAM

90
La(III)
Ce(IV)
Pr(III)
Nd(III)

60

30
0

0

100 200 300 400 500 600
Nồng độ ion ban đầu (mg/l)

Hình 3.24. Ảnh hưởng nồng độ ion kim
loại đến độ hấp phụ của PHA-PAM

90

La(III)
Ce(IV)
Pr(III)
Nd(III)

60
30
0
0

100 200 300 400 500 600
Nồng độ ion ban đầu (mg/l)

Hình 3.25. Ảnh hưởng nồng độ dung
dịch đầu đến độ hấp phụ của PHA-VSA

Kết quả nghiên cứu thu được điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ
là pH=6, hấp phụ trong 180 phút ở nồng độ ion kim loại ban đầu là 500
mg/l.
✓ Nghiên cứu đẳng nhiệt hấp phụ

Kết quả xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir của PHAVSA với các ion kim loại La3+, Ce4+, Pr3+ và Nd3+ và tính toán các thông
số quá trình hấp phụ tính theo Langmuir. Kết quả được tình bày trong bảng
3.25.
Bảng 3.25. Các thông số quá trình hấp phụ tính theo Langmuir
La3+

PHAPAM

PHAVSA

Pr3+

Ce4+

Nd3+

R2(Langmuir)
0,97735 0,97746 0,9686 0,9075
RL
0,112
0,175 0,133 0,190
qmax (mg/g)
234,19 209,64 196,08 212,77
qe
143,5 131,42 129,33 136,67
Hằng số năng lượng liên kết
0,0159 0,0094 0,013 0,0085
b
R2(Langmuir)
0,9557 0,9908 0,9901 0,9390

RL
0,123
0,126 0,204 0,235
qmax (mg/g)
192,31 178,57 153,85 178,57
qe
129,6 125,54 115,33 121,07
Hằng số năng lượng liên kết
0,0142 0,0078 0,0138 0,0065
b

Kết quả tính toán giá trị tham số RL cho thấy giá trị này trong khoảng
từ 0,112 – 0,235 đều nhỏ hơn 1 nên có thể xác định được mô hình hấp phụ
đẳng nhiệt Langmuir là phù hợp với quá trình hấp phụ các ion kim loại
17


La3+, Ce4+, Pr3+ và Nd3+lên nhựa PHA-PAM, PHA-VSA.
Khi so sánh kết quả độ hấp phụ ion kim loại của hai nhựa PHA-PAM
và PHA-VSA thấy rằng dung lượng hấp phụ cực đại của PHA-PAM cao
hơn so với PHA-VSA. Do đó, chọn PHA-PAM để tiến hành các nghiên
cứu tiếp theo.
3.3.2. Giải hấp từng ion đất hiếm khi sử dụng PHA-PAM
3.3.2.1. Ảnh hưởng của dung dịch rửa giải
Ảnh hưởng của ba dung dịch rửa giải (dung dịch HCl 0.5M, axetic
axit 0.5M và oxalic axit 0.5M) đến quá trình rửa giải độc lập từng ion La3+,
Ce4+, Pr3+ và Nd3+ trên nhựa PHA-PAM được nghiên cứu. Kết quả được
trình bày trong hình 3.30-3.33.
150

120

Lượng Ce(IV) còn lại
trong nhựa (mg/g)

Lượng La(III) còn lại
trong nhựa (mg/g)

150
HCl 0.5M
Axetic 0.5M
Oxalic o.5M

90
60
30
0
0

60

120

180

240

300

HCl 0.5M

Axetic 0.5M
Oxalic 0.5M

120
90
60
30
0
0

360

60

120 180 240 300 360
Thời gian (phút)

Thời gian (phút)

Hình 3.30. Ảnh hưởng của dung
dịch rửa giải đến quá trình tách ion

Hình 3.31. Ảnh hưởng của dung dịch
rửa giải đến quá trình tách ion Ce4+

La3+
150
HCl 0.5M
Axetic 0.5M
Oxalic 0.5M

120
90

Lượng Nd(III) còn lại
trong nhựa (mg/g)

Lượng Pr(III) còn lại
trong nhựa (mg/g)

150

HCl 0.5M
Axetic 0.5M
Oxalic 0.5M

120
90
60

60

30

30
0
0

60

0

120 180 240 300 360
Thời gian (phút)

Hình 3.32. Ảnh hưởng của dung
dịch rửa giải đến quá trình tách Pr3+

0
60

120 180 240 300
Thời gian (phút)

360

Hình 3.33. Ảnh hưởng của dung dịch
rửa giải đến quá trình tách ion Nd3+

Kết quả cho thấy khả năng phân tách tốt nhất khi sử dụng dung dịch
rửa giải HCl 0.5M.
3.3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch rửa giải HCl
Khảo sát ở các nồng độ dung dịch HCl lần lượt trong khoảng 0.118


0.8M. Kết quả được trình bày trong hình 3.34.
1000

La(III)
Pr(III)

Ce(IV)
Nd(III)

800

Kd

600
400
200
0
0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

Nồng độ HCl (M)

Hình 3.34. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch rửa giải đến khả năng tách
các ion ra khỏi nhựa PHA-PAM
- Ion Nd3+ khả năng phân tách tốt nhất ở khoảng nồng độ HCl gần 0,1M
- Ion Pr3+ khả năng phân tách tốt nhất ở khoảng nồng độ HCl gần 0,2M
- Ion Ce4+ khả năng phân tách tốt nhất ở khoảng nồng độ HCl gần 0,4M
- Ion La3+ khả năng phân tách tốt nhất ở khoảng nồng độ HCl gần 0,6M
3.3.3. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng PHA-PAM
Nhựa sử dụng trong nghiên cứu này là PHA-PAM. Sau khi giải hấp,
chất hấp thụ được tái sinh bằng cách rửa bằng nước cất đến pH trung tính,
sấy khô trong chân không ở 60oC đến khối lượng không đổi và tiếp tục
thực hiện 6 chu kì hấp phụ - giải hấp liên tục với từng ion kim loại trên.
Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ của PHA-PAM giảm nhẹ sau các chu
kỳ hấp phụ - giải hấp phụ, tuy nhiên dung lượng hấp phụ vẫn ở mức cao.
Khả năng hấp phụ của PHA-PAM sau 6 chu kỳ với các ion La3+, Ce4+,
Pr3+ và Nd3+ sau 6 chu kỳ lần lượt là 95,2, 95,7, 95,6, và 94,2.
3.3.4. So sánh quá trình hấp phụ và giải hấp các ion kim loại đất hiếm
của nhựa Dowex, Amberlit và PHA-PAM
Kết quả nghiên cứu quá trình hấp phụ - giải hấp phụ của nhựa
Dowex và Amberlit với nhựa PHA-PAM ở điều kiện như nhau. Kết quả
được trình bày trong bảng 3.30.
Bảng 3. 5. Bảng So sánh khả năng hấp phụ và tách các ion kim loại đất
hiếm nhóm nhẹ bằng nhựa Dowex, Amberlit và PHA-PAM
Nhựa
Dowex

Độ hấp phụ, phần
trăm giải hấp
Hấp phụ q (mg/g)
Giải hấp (%)

La3+
122,8
76,14
19

Ion kim loại
Ce3+
Pr3+
108,7
110,4
73,38
69,42

Nd3+
111,6
71,44


Hấp phụ q (mg/g)
143,5 129,33 131,42
136,67
PHAPAM
Giải hấp (%)
95,2
95,7
95,6
94,2
Hấp phụ q (mg/g)
120,2

109,8
111,4
108,7
Nhựa
Amberlit
Giải hấp (%)
75,87
75,04
65,68
70,15
Kết quả nghiên cứu cho thấy dung lượng hấp phụ và phần trăm giải
hấp phụ của nhựa Dowex và Amberlite thấp hơn so với nhựa PHA-PAM.
Tóm tắt kết quả mục 3.3
- Điều kiện tối ưu cho quá trình hấp phụ các ion kim loại đất hiếm
lên hai nhựa PHA-PAM và PHA-VSA là: nồng độ ion kim loại 500 mg/l
trong khoảng thời gian 180 phút ở pH=6. Trong mọi điều kiện thì dung
lượng hấp phụ của PHA-PAM đối với cả bốn ion kim loại La3+, Ce4+, Pr3+
và Nd3+ đều cao hơn PHA-VSA.
- Điều kiện rửa giải: Sử dụng dung dịch rửa giải HCl nồng độ 0.1M
cho ion Nd3+, 0,2M cho ion Pr3+, 0,4M cho ion Ce4+ và 0,6M cho ion La3+.
- Đã so sánh quá trình hấp phụ các ion kim loại đất hiếm của nhựa
Dowex, Amberlite và PHA-PAM. Kết quả dung lượng hấp phụ và % kim
loại giải hấp của nhựa PHA-PAM đều cao hơn so với hai nhựa còn lại.
3.4. Tách riêng rẽ từng ion trong dung dịch tổng đất hiếm nhóm nhẹ
bằng PHA-PAM trên cột trao đổi ion
Trong nghiên cứu này, dung dịch tổng đất hiếm nhóm nhẹ được phân
tách từ đất hiếm Đông Pao (được phân chia và cung cấp bởi Viện Công
nghệ xạ hiếm).Thành phần dung dịch tổng đất hiếm nhóm nhẹ dùng để
phân tách bằng nhựa PHA-PAM trên hệ cột được trình bày trên bảng 3.29.
Bảng 3.29. Thành phần hóa học của dung dịch đất hiếm nhóm nhẹ

STT
Thành phần các ion
Hàm lượng
(mg/l)
%
1
La(III)
185,4
36,76
2
Ce(IV)
238,9
47,79
3
Pr(III)
23,9
4,41
4
Nd(III)
51,8
11,03
Đất hiếm nhẹ (g/l)
500mg/l
3.4.1. Nghiên cứu quá trình rửa giải
3.4.1.1.Ảnh hưởng của thể tích dung dịch và tốc độ dòng rửa giải
Dung dịch rửa giải sử dụng là dung dịch HCl 0,5M với các tỉ lệ
Vr/Vn từ 3:1 đến 18:1. Kết quả được thể hiện trong bảng 3.30.
Bảng 3.30. Ảnh hưởng của tốc độ và thể tích dung dịch rửa giải
Vr/Vn
Tổng lượng ion đất hiếm được rửa giải (%)

20


(ml)
v1 = 3 ml/phút
v2 = 5ml/phút
v3 = 7ml/phút
3:1
34,84
59,94
45,24
6:1
71,85
85,21
78,38
9:1
90,02
91,05
90,87
12:1
91,52
92,91
92,85
15:1
93,54
98,20
97,19
18:1
97,04
98,34

98,22
Kết quả nghiên cứu cho thấy trong các tỉ lệ Vr/Vn và tốc độ dòng
khảo sát thì chỉ có tỉ lệ Vr/Vn = 15:1 và tốc độ dòng từ 5ml/phút cho hiệu
quả quá trình rửa giải là tốt nhất, tổng lượng ion kim loại đất hiếm thu
được là cao nhất.
3.4.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến quá trình rửa giải
Kết quả nghiên cứu cho thấy với nồng độ dung dịch HCl 0,5M thì
thứ tự các ion đất hiếm được rửa và ra theo thứ tự như sau: Nd > Pr > Ce >
La.
Đối với phân đoạn rửa giải có chọn lọc với nguyên tố Nd sử dụng
dung dịch HCl với nồng độ 0,1M; đối với nguyên tố Pr sử dụng HCl với
nồng độ 0,2M; đối với nguyên tố Ce sử dụng dung dịch HCl với nồng độ
0,4M và đối với La thì sử dụng nồng độ 0,6M.
3.4.2. Quá trình tách riêng rẽ từng ion La(III), Ce(IV), Pr(III) và
Nd(III) từ các phân đoạn giàu tương ứng
3.4.2.1.Quá trình tách La3+từ PĐ giàu La

La (%)
100
90 83.3 Ce (%)
Pr (%)
80
Nd (%)
70
60
50
40
30
12.15
20

10
0

92.8

20.68

23.99

Hàm lượng đất hiếm (%)

Hàm lượng đất hiếm (%)

Kết quả quá trình tách La3+ từ phân đoạn giàu La được trình bày
trong hình 3.36-3.37.

Phân đoạn

100 92.8
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

96.63
La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)

27.14

31.28

32.97

Phân đoạn

Hình 3.36. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 2 phân đoạn giàu La lần 1

Hình 3.37. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 3 phân đoạn giàu La lần 2

21


Kết quả cho thấy phân đoạn từ 1721-2400 có hàm lượng La 96,63%.
3.4.3.2. Quá trình tách Ce4+ từ PĐ giàu Ce
Kết quả quá trình tách Ce4+ từ phân đoạn giàu Ce được trình bày
trong hình 3.38-3.39.
90
80
70

78.03

La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)

90.56

Hàm lượng đất hiếm (%)

Hàm lượng đất hiếm (%)

100

60
50
40
20

26.18

23.47

30

16.51

10

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

90.56

La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)

22.68

95.94

32.08

29.63

0

Phân đoạn
Phân đoạn

Hình 3.38. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 2 phân đoạn giàu Ce lần 1

Hình 3.39. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 3 phân đoạn giàu Ce lần 2

Kết quả cho thấy phân đoạn từ 1041-1720 có hàm lượng Ce 95,94%.
3.4.3.3. Quá trình tách Pr3+ từ PĐ giàu Pr
Kết quả quá trình tách Pr3+ từ phân đoạn giàu Pr được trình bày trong
hình 3.40-3.42.
La (%)
Ce (%)
Pr (%)
68.27
Nd (%)

82.56

32.89

27.94
18.49

100
90
80
70

60
50
40
30
20
10
0

Hàm lượng đất hiếm (%)

Hàm lượng đất hiếm (%)

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Phân đoạn

82.56

La (%)
Ce (%)

Pr (%)
Nd (%)

91.87

36.57

31.68
23.25

Phân đoạn

Hình 3.40. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 2 phân đoạn giàu Pr lần 1

Hình 3.41. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 3 phân đoạn giàu Pr lần 2

22


La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)

Hàm lượng đất
hiếm (%)

120

95.87

91.87

100
80
60

40.25

37.72

32.94

1041-1720

1721-2400

40
20
0
Ban đầu

40-480

481-1040

Phân đoạn

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

84.99

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)

76.64

Hàm lượng đất hiếm (%)

Hàm lượng đất hiếm (%)

Hình 3.42. Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 4 phân đoạn giàu Pr lần 3
Kết quả cho thấy phân đoạn từ 481-1040 có hàm lượng Pr 95,87%.
3.4.3.4. Quá trình tách Nd3+ từ PĐ giàu Nd
Kết quả quá trình tách Nd3+ được trình bày trong hình 3.43-3.45.

42.98
35.66
25.92

84.99

Hình 3.43. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 2 phân đoạn giàu Nd lần 1
Hàm lượng đất
hiếm (%)

91.52

La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)
46.89
36.84

30.69

Phân đoạn

Phân đoạn

100

91.52

Hình 3.44. Kết quả hấp phụ và rửa
giải lần 3 phân đoạn giàu Nd lần 2
La (%)
Ce (%)
Pr (%)
Nd (%)

95.42

80
60

46.89
32.45

40

30.09

20
0
Ban đầu

40-480

481-1040

Phân đoạn

1041-1720

1721-2400

Hình 3.45. Kết quả hấp phụ và rửa giải lần 4 phân đoạn giàu Nd lần 3
Kết quả cho thấy phân đoạn từ 40-480 có hàm lượng Nd 95,42%.
KẾT LUẬN CHUNG
1. Poly(hydroxamic axit) trên cơ sở acrylamit đã được tổng hợp
thành công qua hai giai đoạn:
23