عنوان
مطالعه و مدل‌سازي تجربي فرآيند استخراج حلالي عناصر پرازئوديميم و نئوديميم
نويسنده اصلي
حسام الدين گرزين
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
عناصر پرازئوديميم (Pr) و نئوديميم (Nd) جزو عناصر نادر خاكي سبك هستند كه با توجه به كاربردهاي فراوانشان بسيار مورد توجه قرار گرفته‌اند. در اين پژوهش استخراج حلالي Pr و Nd از محلول اسيد هيدروكلريك با دو مخلوط مجزا سيانكس 272/كروزن (سيستم I) و آليكات 336/تولوئن (سيستم II) مطالعه گرديد. در اين راستا اثر پارامترهاي فرآيندي نظير غلظت سيانكس 272 (mol/L 57/0-23/0)، غلظت آليكات 336 (mol/L 85/0-30/0)، pH اوليه فاز آبي (0/5-0/2)، نسبت فاز آلي به آبي (3-1) و غلظت آمونيوم نيترات (mol/L 6/5-2/2) بر بازدهي استخراج و فاكتور جداسازي بررسي گرديد. از روش سطح پاسخ (RSM) بر مبناي طرح مركب مركزي (CCD) به منظور مدل‌سازي تجربي و بهينه‌سازي استفاده گرديد تا ابعاد جديدي از اثرهاي برهمكنشي در فرآيند استخراج حلالي يون‌هاي فلزي روشن گردد. در اين راستا بازخوردهاي متفاوت سيستم‌هاي استخراجي تحت شرايط فرآيندي مختلف (بخصوص در سيستم II)، از طريق برهم‌كنش‌هاي بين پارامتري موثر توجيه گرديد. نتايج حاصل از بهينه‌سازي نشان داد كه سيستم II داراي عملكرد مناسب‌تري براي استخراج و جداسازي Pr و Nd از محلول اسيد هيدروكلريك است. در اين راستا بازدهي استخراج Pr و Nd و فاكتور جداسازي در بهينه‌سازي بازدهي هم‌استخراجي سيستم II به ترتيب برابر 7/99%، 9/93% و 1/2 و در بهينه‌سازي گزينش‌پذيري عملياتي برابر 8/74%، 2/61% و 1/2 حاصل گرديد. سينتيك استخراج Pr و Nd با استفاده از روش قطرات متحرك در يك ستون قطره منفرد مورد بررسي قرار گرفت. اثر پارامترهاي اصلي ارتفاع ستون، قطر نازل و غلظت يون‌هاي Pr، Nd، نيترات، هيدروژن و مولكول آليكات 336 بر نرخ استخراج مطالعه گرديد. نتايج نشان داد كه نرخ استخراج در صورت لحاظ نمودن زمان ماند واقعي، مستقل از ارتفاع ستون است. هم‌چنين نرخ استخراج Pr تقريبا مستقل از غلظت Nd و نرخ استخراج Nd مستقل از غلظت Pr در بازه‌هاي غلظتي مورد مطالعه بدست آمد و روش رگرسيون خطي چندتايي (MLR)، جهت پيش‌بيني نرخ استخراج Pr و Nd مورد استفاده قرار گرفت. حضور اسيد لاكتيك و اسيد استيك در سيستم II به ترتيب مي‌تواند سبب بهبود فاكتور جداسازي و بازدهي استخراج گردد كه بيش‌ترين فاكتور جداسازي برابر 8/2 بدست آمد.
شماره ركورد
195491
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
استاد مشاور
دكتر علي ملكي - دكتر عليرضا همتي
رشته تحصيلي
طراحي فرايند
استاد راهنما
دكتر احد قائمي