ულტრაწვრილი იშვიათმიწა ოქსიდების მომზადება

მომზადებაულტრაწვრილი იშვიათმიწა ოქსიდები

ულტრაწვრილ იშვიათმიწა ნაერთებს უფრო ფართო გამოყენების სპექტრი აქვთ ნაწილაკების ზოგადი ზომის მქონე იშვიათმიწა ნაერთებთან შედარებით და ამჟამად მათზე მეტი კვლევა მიმდინარეობს. ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით, მომზადების მეთოდები იყოფა მყარი ფაზის მეთოდად, თხევადი ფაზის მეთოდად და აირადის ფაზის მეთოდად. ამჟამად, თხევადი ფაზის მეთოდი ფართოდ გამოიყენება ლაბორატორიებსა და ინდუსტრიაში იშვიათმიწა ნაერთების ულტრაწვრილი ფხვნილების მისაღებად. ის ძირითადად მოიცავს დალექვის მეთოდს, ზოლ-გელის მეთოდს, ჰიდროთერმულ მეთოდს, შაბლონის მეთოდს, მიკროემულსიის მეთოდს და ალკიდური ჰიდროლიზის მეთოდს, რომელთა შორის დალექვის მეთოდი ყველაზე შესაფერისია სამრეწველო წარმოებისთვის.

დალექვის მეთოდი გულისხმობს ლითონის მარილის ხსნარში ნალექის დამატებას, შემდეგ კი ფხვნილის პროდუქტების მისაღებად ფილტრაციას, გარეცხვას, გაშრობას და თერმულად დაშლას. ის მოიცავს პირდაპირი დალექვის მეთოდს, ერთგვაროვან დალექვის მეთოდს და თანადალექვის მეთოდს. ჩვეულებრივი დალექვის მეთოდით, აქროლადი მჟავა რადიკალების შემცველი იშვიათმიწა ოქსიდების და იშვიათმიწა მარილების მიღება შესაძლებელია ნალექის დაწვით, 3-5 μm ნაწილაკების ზომით. სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი 10 ㎡/გ-ზე ნაკლებია და არ გააჩნია განსაკუთრებული ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები. ამონიუმის კარბონატის დალექვის მეთოდი და მჟაუნას მჟავას დალექვის მეთოდი ამჟამად ჩვეულებრივი ოქსიდის ფხვნილების წარმოებისთვის ყველაზე ხშირად გამოყენებული მეთოდებია და თუ დალექვის მეთოდის დამუშავების პირობები შეიცვლება, მათი გამოყენება შესაძლებელია ულტრაწვრილი იშვიათმიწა ოქსიდის ფხვნილების დასამზადებლად.

კვლევებმა აჩვენა, რომ ამონიუმის ბიკარბონატის დალექვის მეთოდში იშვიათმიწა ლითონების ულტრაწვრილი ფხვნილების ნაწილაკების ზომასა და მორფოლოგიაზე მოქმედი ძირითადი ფაქტორებია იშვიათმიწა ლითონების კონცენტრაცია ხსნარში, ნალექის ტემპერატურა, დალექვის აგენტის კონცენტრაცია და ა.შ. ხსნარში იშვიათმიწა ლითონების კონცენტრაცია ერთგვაროვნად გაფანტული ულტრაწვრილი ფხვნილების წარმოქმნის გასაღებია. მაგალითად, Y2O3-ის მისაღებად Y3+ დალექვის ექსპერიმენტში, როდესაც იშვიათმიწა ლითონების მასური კონცენტრაცია 20~30 გ/ლ-ია (გამოთვლილია Y2O3-ით), დალექვის პროცესი შეუფერხებლად მიმდინარეობს და კარბონატული დალექვის შედეგად გაშრობითა და წვით მიღებული იტრიუმის ოქსიდის ულტრაწვრილი ფხვნილი მცირე, ერთგვაროვანი და კარგი დისპერსიულობით ხასიათდება.

ქიმიურ რეაქციებში ტემპერატურა გადამწყვეტი ფაქტორია. ზემოთ მოცემულ ექსპერიმენტებში, როდესაც ტემპერატურა 60-70 ℃-ია, ნალექი ნელია, ფილტრაცია სწრაფია, ნაწილაკები ფხვიერი და ერთგვაროვანია და ძირითადად სფერულია; როდესაც რეაქციის ტემპერატურა 50 ℃-ზე დაბალია, ნალექი უფრო სწრაფად წარმოიქმნება, მეტი მარცვლით და უფრო პატარა ნაწილაკებით. რეაქციის დროს CO2-ის და NH3-ის რაოდენობა ნაკლებია და ნალექი წებოვანი ფორმისაა, რაც არ არის შესაფერისი ფილტრაციისა და გარეცხვისთვის. იტრიუმის ოქსიდად დაწვის შემდეგ, კვლავ რჩება ბლოკური ნივთიერებები, რომლებიც სერიოზულად აგლომერირდება და უფრო დიდი ნაწილაკების ზომა აქვთ. ამონიუმის ბიკარბონატის კონცენტრაცია ასევე მოქმედებს იტრიუმის ოქსიდის ნაწილაკების ზომაზე. როდესაც ამონიუმის ბიკარბონატის კონცენტრაცია 1 მოლ/ლ-ზე ნაკლებია, მიღებული იტრიუმის ოქსიდის ნაწილაკების ზომა მცირე და ერთგვაროვანია; როდესაც ამონიუმის ბიკარბონატის კონცენტრაცია 1 მოლ/ლ-ს აღემატება, წარმოიქმნება ადგილობრივი ნალექი, რაც იწვევს აგლომერაციას და უფრო დიდ ნაწილაკებს. შესაბამის პირობებში, შეიძლება მივიღოთ 0.01-0.5 ნაწილაკების ზომა μ M.

ოქსალატის დალექვის მეთოდის დროს, რეაქციის დროს pH-ის მუდმივი მნიშვნელობის უზრუნველსაყოფად, მჟაუნას მჟავას ხსნარი წვეთ-წვეთობით ემატება, ხოლო ამიაკი - რეაქციის დროს, რის შედეგადაც იტრიუმის ოქსიდის ფხვნილის ნაწილაკების ზომა 1 μM-ზე ნაკლებია. პირველ რიგში, იტრიუმის ნიტრატის ხსნარი დალექეთ ამიაკის წყლით, რათა მიიღოთ იტრიუმის ჰიდროქსიდის კოლოიდური ფორმა, შემდეგ კი გადააქციეთ მჟაუნას მჟავას ხსნარით, რათა მიიღოთ m-ის 1 μ Y2O3 ფხვნილის ნაწილაკების ზომა. EDTA დაუმატეთ იტრიუმის ნიტრატის Y3+ ხსნარს 0.25-0.5 მოლ/ლ კონცენტრაციით, pH დაარეგულირეთ 9-მდე ამიაკის წყლით, დაუმატეთ ამონიუმის ოქსალატი და ჩააწვეთეთ 3 მოლ/ლ HNO3 ხსნარი 1-8 მლ/წთ სიჩქარით 50 ℃ ტემპერატურაზე, სანამ pH=2-ზე დალექვა არ დასრულდება. შესაძლებელია 40-100 ნმ ნაწილაკების ზომის იტრიუმის ოქსიდის ფხვნილის მიღება.

მომზადების პროცესშიულტრაწვრილი იშვიათმიწა ოქსიდებიდალექვის მეთოდით, სხვადასხვა ხარისხის აგლომერაციის განვითარების ალბათობა მაღალია. ამიტომ, მომზადების პროცესში აუცილებელია სინთეზის პირობების მკაცრი კონტროლი, pH-ის მნიშვნელობის რეგულირებით, სხვადასხვა დალექვის აგენტების გამოყენებით, დისპერსანტების დამატებით და სხვა მეთოდებით შუალედური პროდუქტების სრულად გასაფანტად. შემდეგ, შეირჩევა შესაბამისი გაშრობის მეთოდები და ბოლოს, კალცინაციის გზით მიიღება კარგად დისპერგირებული იშვიათმიწა ნაერთების ულტრაწვრილი ფხვნილები.