B Ộ G IÁ O D Ụ C V À Đ À O T Ạ O
’

V IỆ N H À N L Â M K H O A H Ọ C V À C Ô N G N G H Ệ V IỆ T N A M
’
V IỆ N H Ó A H Ọ C

“ T H U H Ồ I Đ Ấ T H IẾ M T Ừ BÃ T H Ả I T U Y Ể N Q U Ặ N G
Đ Ồ N G S IN Q U Y Ề N Ứ N G D Ụ N G L À M P H Â N B Ó N
C H O CÂ Y C H È VÀ M Ộ T SỐ L O Ạ I R A U T Ạ I ĐÀ LẠ T, L Â M Đ Ồ N G ”

Chuyên ngành: H oá Vô cơ
M ã số: 62.44.01.13

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌ C

Tập thể hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. L ưu M inh Đại
2. TS. Phạm S

H à Nội, 2014


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.

Tác giả luận án


1.1.1. Khoáng sản đất hiếm ở Việt Nam........................................................................3
1.1.2. Mỏ quặng đồng Sin Quyền................................................................................. 3
1.1.3. Bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền.................................................................. 4
1.2. Công nghệ xử lý quặng đ ất h iếm .................................................................. 5
1.2.1. Làm giàu quặng đất hiếm.................................................................................... 5
1.2.2. Tách tổng oxit đất hiếm....................................................................................... 7
1.2.21. Tách tổng oxit đất hiếm từ quặng monazit..................................................7
1.2.2.2. Tách tổng oxit đất hiếm từ quặng basnezit..................................................9
1.2.2.3. Tách tổng oxit đất hiếm từ các quặng khác.................................................9
1.3.

K hả năng tạo phức của N T Đ H ................................................................... 9

1.4. Tách các NTĐH bằng phương pháp chiết lỏng - lỏng............................. 12
1.4.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp chiết lỏng - lỏng......................................... 12
1.4.11. Khái n iệm .....................................................................................................12
1.41.2. Hệ số phân bố................................................................................................ 12
1.41.3. Phần trăm chiết (E%)................................................................................... 12
1.41.4. Hệ số cường chiết (Sk) ............................................................................... 13
1.41.5. Hệ số tách p ................................................................................................... 13
1.4.2. Tác nhân chiết.....................................................................................................14
1.4.3. Chiết NTĐH bằng hợp chất cơ photpho trung tính........................................... 15
1.4.4. Tác dụng của muối đẩy đến hiệu quả chiết....................................................... 17
1.5. Ứng dụng của NTĐH trong nông nghiệp....................................................18
1.6. Giới thiệu về cây chè và m ột số loại rau phổ biến ở Đà lạ t.....................20
1.6.1. Giới thiệu về cây chè......................................................................................... 20
1.6.2. Giới thiệu về cây cải bắp................................................................................... 21
1.6.3. Giới thiệu về cây xà lách................................................................................... 21



2.3.5. Xác định các thông số của quá trình chiết đất hiếm ......................................... 37


2.3.51. Hệ số phân bố D của N TĐ H ......................................................................37
2.3.5.2. Xác định dung lượng chiết.........................................................................37
2.3.6. Phương pháp xác định thành phần và tính chất của phức NTĐH(m) với axit
lactic............................................................................................................................. 37
2.3.61. Thành phần của phức chất.........................................................................37
2.3.6.2. Độ dân điện của dung dịch p h ứ c .............................................................. 38
2.3.6.3. Phương pháp phân tích nhiệt......................................................................39
2.3.6.4. Phương pháp phổ hồng ngoại.....................................................................40
2.3.7. Phương pháp xử lý và phân tích dữ liệu đánh giá năng suất, chất lượng cây trồng
..................................................................................................................................... 41
Chương 3: K ẾT QUẢ VÀ THẢO L U Ậ N ........................................................... 42
3.1. Nghiên cứu làm giàu đ ất hiếm từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền
..................................................................................................................................... 42
3.1.1. Kết quả phân tích thành phần bã thải.................................................................42
3.1.2. Kết quả thí nghiệm tuyển làm giàu đất hiếm .................................................... 43
3.1.3. Kết quả phân tích thành phần phân đoạn giàu đất hiếm....................................45
3.2. Nghiên cứu th u hồi đ ất hiếm bằng phương pháp ax it............................. 46
3.2.1. Nghiên cứu thu hồi đất hiếm bằng phương pháp ngâm chiết với axit...........46
3.21.2. Phương pháp ngâm chiết bằng axit nitric................................................ 47
3.2.1.3. Phương pháp ngâm chiết bằng axit sunfuric........................................... 48
3.21.4. Ảnh hưởng của thời gian ngâm chiết đến hiệu suất thu hồi đất hiếm ... 48
3.2.2. Phương pháp thủy luyện có gia nhiệt bằng dung dịch axit suntùric................49
3.2.21. Ảnh hưởng của nồng độ axit sunfuric đến hiệu suất thu hồi đất hiếm ở
nhiệt độ khác n h a u....................................................................................................50
3.2.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ quặng/H 2 SŨ 4 đến hiệu suất thu hồi đất hiếm .......51
3.2.2.3. Ảnh hưởng của thời gian phân hủy đến hiệu suất thu hồi đất hiếm .............. 52
3.2.2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý quặng ban đầu đến hiệu suất thu hồi đất hiếm53

đ ẩy ................................................................................................................................67
3.4.1. Chiết La, Ce, Nd bằng TPPO trong dung dịch nước chứa muối đẩy........67
3.41.1. Ảnh hưởng của bản chất muối đẩy đến hệ số phân bố của La, Ce, N d .......... 67
3.4.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối đẩy đến hệ số phân bố của La, Ce, N d ........... 68
3.4.1.3. Đường đẳng nhiệt chiết La, Ce, N d................................................................ 69
3.4.2. Chiết Y bằng TPPO trong dung dịch nước chứa muối đ ẩy ......................71
3.4.2.1. Ảnh hưởng của bản chất muối đẩy đến hệ số phân bố của Y......................... 71
3.4.22. Ảnh hưởng của nồng độ muối đẩy đến hệ số phân bố của Y........................ 72
3.42.3. Đường đẳng nhiệt chiết Y................................................................................ 73
3.42.4. Các điều kiện giải chiết Y................................................................................ 74


3.5. Chiết thu nhận xeri và oxit đất hiếm(in) từ tổng oxit đất hiếm Sin Quyền 75
3.5.1. Nghiên cứu điều kiện giải chiết La, Nd, Y, Ce và T h ....................................... 75
3.5.2. Nghiên cứu giải chiết Ce(IV).............................................................................77
3.5.3. Nghiên cứu chiết thu nhận xeri và đất hiếm(IH) từ tổng oxit đất hiếm Sin Quyền
78
3.6. Tổng hợp và nghiên cứu cấu tạo phức chất lactat đ ất h iếm .................. 81
3.6.1. Thành phần của phức chất.................................................................................. 81
3.6.2. Nghiên cứu phức chất.........................................................................................82
3.6.2.1. Độ tan và độ dẫn điện của phức ch ấ t........................................................ 82
3.6.2.2. Nghiên cứu phức chất bằng phương pháp phân tích nhiệt....................82
3.6.2.3. Nghiên cứu phức chất bằng phổ hồng ngoại............................................ 84
3.7. K ết quả th í nghiệm khảo sát ảnh hưởng của phức chất lactat đ ất hiếm
đến năng suất chè và m ột số loại rau ở Đà lạt, Lâm Đ ồng............................. 88
3.7.1. Kết quả thí nghiệm trên cây chè......................................................................... 88
3.71.1. Kết quả theo dõi tốc độ sinh trưởng của búp chè.....................................88
3.71.2. Kết quả theo dõi chiều dài búp chè............................................................ 89
3.7.1.3. Kết quả theo dõi mật độ búp chè................................................................ 89
3.71.4. Kết quả theo dõi trọng lượng búp c h è .......................................................90


: Axit trans-1,2-điamin xiclohexan tetraxetic

D

: Hệ số phân bố

DTPA

: Axit dietylentriaminpentaaxetic

EDTA

: Axit etylenđiamintetraaxetic

H2Lac

: axit lactic

Ln3+

: Ion kim loại đất hiếm

NTĐH

: Nguyên tố đất hiếm

NT

: Nghiệm thức


: Tributylphotphat

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TPPO

: Triphenylphotphinoxit

[H+]

: Nồng độ cân bằng ion H+

[Ln3+]n

: Nồng độ cân bằng của ion kim loại đất hiếm trong pha nước

[Ln3+]hc

: Nồng độ cân bằng của ion kim loại đất hiếm trong pha hữu cơ


DANH MỤC CÁC HÌNH TRONG LUẬN ÁN
Hình 1.1. Hằng số bền của các phức Ln(EDTA).....................................................10
Hình 2.1. Sơ đồ thiết bị thu hồi tổng oxit đất hiếm bằng phương pháp NaOH ở
áp suất c a o ...................................................................................................................27
Hình 3.1. Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu quặng nghiên cứu làm giàu đất hiếm.
...................................................................................................................................... 42

Hình 3.22. Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi đất hiếm vào tỷ lệ quặng/NaOH..... 64
Hình 3.23. Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi đất hiếm vào nhiệt độ thủy luyện ....65
Hình 3.24. Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi đất hiếm vào áp suất bình thủy luyện.... 65
•>
r
3+
r
Hình 3.25. Đường đăng nhiệt chiết của La với TPPO trong hệ chiết có và
không có muối đẩy....................................................................................................70
3+
Hình 3.26. Đường đăng nhiệt chiết của Ce với TPPO trong hệ chiết có và
không có muối đẩy ....................................................................................................70
3+
Hình 3.27. Đường đăng nhiệt chiết của Nd với TPPO trong hệ chiết có và
không có muối đẩy ....................................................................................................70
Hình 3.28. Ảnh hưởng của nồng độ muối đẩy đến hệ số phân bố của Y............ 72
Hình 3.29. Đường đăng nhiệt chiết của Y trong hệ chiết có và không có muối
đẩy................................................................................................................................ 73
Hình 3.30. Giản đồ phân tích nhiệt của Nd(HLac) 3 .3H2 O trong không khí........83
Hình 3.31. Giản đồ phân tích nhiệt của Y(HLac)3 .3H2 O trong không khí..........83
Hình 3.32. Phổ hấp thụ hồng ngoại của H 2Lac.......................................................85
Hình 3.33. Phổ hấp thụ hồng ngoại của N aH Lac...................................................85
Hình 3.34. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Nd(HLac)3 .3H2 O ....................................86
Hình 3.35. Phổ hấp thụ hồng ngoại của Y(HLac)3 .3H2 O ......................................86


DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN ÁN
B ảng 1.1. Số phối trí và cấu trúc không gian các phức chất N T Đ H .................. 11
B ảng 3.1. Thành phần hóa học của mẫu quặng tuyển làm giàu đất hiếm........... 43
B ảng 3.2. Tổng hợp kết quả tuyển tách sản phẩm giàu đất hiếm từ mẫu nghiên

Bảng 3.18. Một số hiệu ứng nhiệt chính trong phân tích nhiệt của các phức chất
...................................................................................................................................... 84
Bảng 3.19. Các tần số hấp thụ chính (cm-1) của các hợp chất..............................87
Bảng 3.20. Tốc độ sinh trưởng b ú p ......................................................................... 88
Bảng 3.21. Chiều dài búp.......................................................................................... 89
Bảng 3.22. Mật độ búp.............................................................................................. 90
Bảng 3.23. Trọng lượng búp ch è............................................................................. 90
Bảng 3.24. Kết quả thử nếm cảm quan chè thành phẩm.......................................91
Bảng 3.25. Kết quả phân tích về sinh hóa và dư lượng đất h iếm .........................93
Bảng 3.26. Số lá trên cây và đường kính bắp tại các nghiệm thức xử lý.............94
Bảng 3.27. Trọng lượng bắp và năng suất cải bắp tại các nghiệm thức xử lý.....95
Bảng 3.28. Trọng lượng cây và năng suất xà lách Corol tại các nghiệm thức xử
lý ................................................................................................................................... 96
Bảng 3.29. Trọng lượng cây và năng suất xà lách Rumani tại các nghiệm thức
xử lý ............................................................................................................................. 97
Bảng 3.30. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng và dư lượng đất hiếm
trong mẫu xà lách Rumani

97


M Ở ĐẦU
Trong những năm gần đây, với sự phát triển khoa học và công nghệ, các
nguyên tố đất hiếm (NTĐH) ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành
khoa học kỹ thuật khác nhau, nhu cầu về đất hiếm ngày càng tăng.
Khoảng 70% đất hiếm được sử dụng để sản xuất cáp quang. Phần còn lại
được dùng trong các lĩnh vực điện tử, chất xúc tác làm sạch khí thải, sản suất
thủy tinh cao cấp, chế tạo các vật liệu từ ...
Từ những năm 70 của thế kỷ XX, các nhà khoa học đã nghiên cứu ứng
dụng các NTĐH trong lĩnh vực nông nghiệp. NTĐH được dùng để xử lý hạt

của luận án “Thu hồi đất hiếm từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền ứng dụng
làm phân bón cho cây chè và một số loại rau tại Đà Lạt, Lâm Đ ồng" với các
vấn đề:
1. Nghiên cứu làm giàu đất hiếm từ bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền;
2. Nghiên cứu thu hồi tổng oxit đất hiếm Sin Quyền bằng phương pháp
axit;
3. Nghiên cứu thu hồi tổng oxit đất hiếm bằng phương pháp kiềm;
4. Chiết các nguyên tố xeri và đất hiếm(In) sạch bằng phương pháp chiết
với TPPO trong môi trường HNO 3 chứa muối đẩy;
5. Tổng hợp phức chất lactat đất hiếm và khảo sát ảnh hưởng của lactat đất
hiếm đến năng suất cây chè và một số loại rau phổ biến ở Đà lạt, Lâm
Đồng.

2


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. K hoáng sản đ ất hiếm
1.1.1. K hoáng sản đ ất hiếm ở Việt Nam
Bắt đầu từ năm 1970, nước ta đã tiến hành việc khai thác và chế biến đất
hiếm ở mỏ đất hiếm Nam Nậm Xe [1, 6]. Trong những năm tiếp theo, các mỏ đất
hiếm mới ở Đông Pao, Yên Phú và vành đai sa khoáng ven biển cũng được các nhà
địa chất thăm dò và phát hiện [3, 5]. Theo điều tra sơ bộ, trữ lượng đất hiếm ở Việt
Nam khá lớn khoảng trên dưới 15 triệu tấn oxit với nhiều loại mỏ đất hiếm rất đa
dạng [2, 7]:
+ Ở vùng Tây Bắc có các mỏ đất hiếm gốc và vỏ phong hoá phân bố ở
vùng gồm các mỏ đất hiếm nhẹ như: Nậm Xe, Nam Nậm Xe, Đông Pao (Lai
Châu) và các mỏ đất hiếm nặng như: Mường Hum (Lào Cai), Yên Phú (Yên
Bái). Các mỏ này có trữ lượng lên đến vài triệu tấn.

Sản lượng khai thác của tổ hợp đồng Sin Quyền dự kiến từ 1,0 đến 1,2
triệu tấn quặng nguyên khai. Sản lượng của nhà máy tuyển bao gồm tinh quặng
đồng 25,6% đồng (42.900 tấn), tinh quặng pyrit 40% S (17.600 tấn), tinh quặng
manhetit 65% Fe (89.300 tấn). Sản lượng của nhà máy luyện kim bao gồm đồng
điện phân 99,95% (10.571 tấn), vàng thỏi 99,95% Au (0,367 tấn), bạc thỏi
99,95% Ag (0,206 tấn) và axit sunfuric 98% (39.943 tấn).
Trữ lượng đất hiếm trong toàn vùng mỏ Sin Quyền theo đánh giá của Hội
đồng trữ lượng Nhà nước là khoảng 400.000 tấn. Về quy mô, nguồn khoáng sản
đất hiếm mỏ Sin Quyền - Lào Cai đứng thứ 3 sau các mỏ đất hiếm Nậm Xe và
Đông Pao ở tỉnh Lai Châu, nhưng phân bố không tập trung.
1.1.3. Bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền
Sau các quá trình tuyển trọng lực, tuyển nổi và tuyển từ thu nhận tinh
quặng đồng, vàng, sắt, lưu huỳnh... phần còn lại trong quặng thải chủ yếu là các
khoáng vật silicat và alumosilicat nhóm amphibol (actinolit, feropargasit...)
mica (biotit, muscovic, k in o sh italit.), plagiocla (albit), thạch a n h . Thành
phần chính của quặng chứa đất hiếm trong bã thải tuyển quặng đồng Sin Quyền
là quặng silicat - octit với SiO 2 chiếm 46,2%, tổng oxit đất hiếm chiếm 0,63%.
Thành phần của quặng octit gồm (Ca, Ln, Th, Mn) 2 (Al, Fe, Mg) 3 Si3O 12 (OH)
4


thuộc loại khoáng silicat [12, 13, 14, 15], các NTĐH chủ yếu và xeri và NTĐH
nhẹ. Trong cấu trúc của khoáng chất này, các NTĐH bị bao bọc chắc chắn bởi
silicat bên ngoài nên quá trình thu hồi tổng oxit đất hiếm không thuận lợi như
các loại quặng basnezit, monazit và xenotim.
Bã thải tuyển quặng đồng có kích thước hạt cỡ 0,074 mm là nguồn
nguyên liệu quan trọng cho công nghệ thu hồi tổng oxit đất hiếm mà không phải
tốn công khai thác và nghiền quặng (theo tính toán kinh phí cho công việc này
chiếm khoảng 30% tổng kinh phí khai thác từ các mỏ quặng nguyên khai).
Trong bã thải còn có 2.10-3% ThO 2 và 6.10-3% U 3O 8 gây ô nhiễm môi trường.

trong tinh quặng lên đến 30% sau khi tuyển nổi thô. Sau giai đoạn tuyển nổi
5


thô, tinh quặng được tiếp tục đem tuyển nổi tinh 4 lần để nâng hàm lượng đất
hiếm trong tinh quặng lên đến 63%. Thực thu đất hiếm sau khi tuyển đạt từ 65
đến 70%.
Đối với quặng basnezit chứa canxit và barit, các nghiên cứu của Pradip và
Fuersteneau [28] cho thấy sử dụng ankylhyđroxamat làm chất tập hợp làm tăng
cao độ chọn lọc. Trong đó, kali etylhyđroxamat có độ chọn lọc cao cho phép thu
nhận tinh quặng giàu đất hiếm ở nhiệt độ bùn quặng khoảng 40 0C. Trong trường
hợp sử dụng ankylhydroxamat làm chất tập hợp, natri cacbonat được dùng để
điều chỉnh giá trị pH và lignin sunphonat được dùng làm chất đè chìm.
Năm 1989, một chất tập hợp mới được điều chế từ axit hydroxamic có
chứa các nhóm phân cực và không phân cực đã được Fangji và cộng sự [29]
nghiên cứu sử dụng trong tuyển nổi khoáng chứa đất hiếm. Kết quả thử nghiệm
cho thấy, chất tập hợp mới cho phép thu nhận tinh quặng giàu đất hiếm với tỷ lệ
thu hồi cao hơn.
Axit oleic đã được Cross và Miller [30] sử dụng làm chất tập hợp để tuyển
nổi monazit, xenotim và phát hiện thấy chất tập hợp này đặc biệt phù hợp để
tuyển nổi các khoáng vật chứa photphat.
Ở nước ta, trong các năm gần đây việc nghiên cứu và triển khai tuyển
quặng đất hiếm ở hai mỏ lớn nhất là Nam Nậm Xe và Đông Pao cũng được tiến
hành [4, 5, 6].
Quặng đất hiếm ở mỏ Nam Nậm Xe chứa 7,5 % Ln 2 O 3 , 30% BaSO 4 và
32% CaCO 3 đã được Nguyễn Văn Hạnh và các cộng sự [5] lập hồ sơ tuyển nổi ở
điều kiện có gia nhiệt để làm giàu. Hai sản phẩm chính của sơ đồ tuyển nổi là
tinh quặng đất hiếm 32% Ln 2 O 3 (thực thu 82%) và tinh quặng barit 85% BaSO 4
(thực thu 55%).
Quặng đất hiếm Đông Pao có thành phần phức tạp và bị phong hóa mạnh

35].
Để giảm thời gian phản ứng và tăng hiệu suất thu hồi, gần đây người ta sử
dụng vi sóng thay cho đun nóng, phương pháp này bước đầu đã mang lại hiệu
quả và mở ra hướng nghiên cứu mới cho công nghệ tách tổng oxit đất hiếm từ
quặng [32].

7


Phương pháp kiềm
Thường trong thực tế sản xuất, monazit được phân hủy bằng dung dịch
NaOH nồng độ 60 - 70% ở nhiệt độ 140 - 1700C trong thời gian 3 - 4 giờ. Hiệu
suất thu hồi đạt tốt nhất nếu tiến hành phản ứng ở 1700C dưới áp suất vài atm.
Tỷ lệ khối lượng dung dịch natri hiđroxit và quặng thay đổi từ 1 đến 1,5. Điều
này ứng với lượng dư xút 100 - 200% so với tỷ lượng của phương trình phản
ứng. Phân hủy monazit hàm lượng trên 99% trong quy mô công nghiệp thường
đạt được sau một lần chế hóa [19, 21].
Sau khi phân hủy quặng, rửa sản phẩm bằng nước và lọc để loại natri
photphat, khi này phải tránh xeri bị không khí oxi hóa. Natri photphat được tách
ra khỏi dung dịch nước lọc bằng cách kết tinh lại dưới dạng tinh thể. Dung dịch
cái đã tách tinh thể natri photphat được bay hơi sơ bộ và sử dụng quay vòng,
khoảng 50% lượng natri hiđroxit được quay trở lại sản xuất. Người ta không sử
dụng lại tất cả lượng kiềm dư vì có nhiều hợp chất tích tụ đặc biệt là axit silixic
làm cho quá trình thu hồi tổng oxit đất hiếm gặp khó khăn. Cần phải rửa nhiều
lần để loại bỏ hoàn toàn natri photphat trong kết tủa hiđroxit trước khi chế hóa.
Chế hóa hiđroxit có thể thực hiện bằng các biện pháp khác nhau. Phương
pháp phổ biến là dùng dung dịch axit clohiđric đặc ở 70 - 800C hòa tan một phần
hỗn hợp thori - đất hiếm cho đến pH 3,5 ^ 4,0. Lọc tách thori hiđroxit thô. Nước
lọc chứa khoảng 300 g/L đất hiếm oxit thực tế không chứa thori và photphat.
Đất hiếm có thể được tách ra ở dạng hỗn hợp đất hiếm clorua sau khi bay hơi

1.2.2.3. Tách tổng oxit đất hiếm từ các quặng khác
Trong các nghiên cứu của Gupta và cộng sự [27] đã công bố năm 1992,
quặng xenotim được xử lý đồng thời ở khâu xử lý sơ bộ quặng monazit bằng
axit sunfuric còn các khoáng khác như gadolinit, xerit lại được xử lý bằng
phương pháp kiềm như công nghệ xử lý quặng monazit ở trên. Đối với các
khoáng vật hỗn hợp như fergusonit, loparit, ebsenit và samarskit nếu xử lý bằng
phương pháp kiềm sẽ gặp một số khó khăn cho việc thu hồi các kim loại hiếm
như Nb, Ta [19, 27, 40].
1.3.

K hả năng tạo phức của NTĐH
Cấu hình electron hóa trị của nguyên tử NTĐH có dạng tổng quát 4f2-

14 5d0-1 6s2.

Với cấu hình này nguyên tử của NTĐH có xu hướng mất đi 2, 3 hoặc

4 electron hóa trị để tạo thành các ion có số oxi hóa (II), (III) và (IV), trong đó
9


các ion có số oxi hóa (III) là đặc trưng nhất. Các ion NTĐH có điện tích lớn và
bán kính tương đối bé và còn các obitan d và f trống nên có năng tạo phức
phong phú với các phối tử vô cơ và hữu cơ. Sự tạo phức với các phối tử vô cơ là
anion của môi trường đóng vai trò quan trọng trong quá trình chiết.
Các anion của môi trường như: N O 3 , c r ,S C N 3 , s o 2~... thường tạo phức yếu
với các ion Ln3+ [15]. Hằng số tạo phức nằm trong khoảng 10-2 - 102. Phức chất
bền hơn là phức chất với các phối tử hữu cơ như axit cacboxylic, hiđroxiaxit,
aminoaxit... và đặc biệt quan trọng là phức chất với các phối tử vòng càng loại
aminopolicacboxylic như: EDTA, DTPA, NTA... Hằng số bền của các phức

7

Bát diện biến dạng

8

Đối lăng trụ vuông phẳng biến dạng La(Acac)3.2H2O

9

Lăng trụ tam giác ba chóp

NdCl3 .3 HGl.3 H 2 O

10

Thập diện có hai đỉnh

H[LaEDTA.(H2O)4] .(H2O)3

Yb(Acac)3 .H2 O

Ghi chú: Acac - Acetylaceton

HGl - Axit glyxin

Bảng 1.1 cho thấy, số phối trí của ion kim loại đất hiếm với phối tử hữu
cơ, trong đó có complexon thường lớn hơn 6 và biến đổi. Các yếu tố ảnh hưởng
đến độ bền của phức chất đất hiếm: điện tích và bán kính ion đất hiếm, bản chất
phối tử.

[Ln]n
Trong đó:
+ [Ln]hc là tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion NTĐH trong pha
hữu cơ;
+ [Ln]n là tổng nồng độ cân bằng các dạng chứa ion NTĐH trong pha
nước.
Hệ số phân bố phụ thuộc vào nhiệt độ của quá trình chiết, thành phần và
bản chất của hai pha như nồng độ ion đất hiếm, muối đẩy, chất tạo phức, độ pH
của dung dịch nước cũng như bản chất và nồng độ của tác nhân chiết, dung môi
pha loãng, sự tương tác của các dung môi chiết trong hệ chiết hỗn hợp nhiều
dung môi [56, 57].
1.4.1.3. Phần trăm chiết (E%)
Phần trăm chiết được tính theo công thức:
E%=

1 0 0 .D
D + -V(n)V (hc)

12