Экстракция металлов из нитратных растворов глубоким эвтектическим растворителем ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота/фенол

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Установлен качественный и количественный состав магнита NdFeB, изучены особенности выщелачивания металлов раствором азотной кислоты. Подобраны оптимальные условия процесса наиболее полного выщелачивания металлов. Для выделения ряда металлов из азотнокислого раствора выщелачивания неодимовых магнитов был предложен в качестве экстрагента гидрофобный глубокий эвтектический растворитель на основе ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновой кислоты (ДТМПФК) и фенола. Получены экспериментальные данные по экстракции ионов Ni, Fe, Al и Cu из модельных индивидуальных и смешанных растворов глубоким эвтектическим растворителем ДТМПФК/фенол при варьировании ключевых условий проведения процесса: кислотности среды, концентрации высаливателя, соотношения компонентов в эвтектическом растворителе, концентрации металла и др. Полученные результаты указывают на перспективность применения глубокого эвтектического растворителя ДТМПФК/фенол для извлечения катионов Ni, Fe, Al и Cu в процессах переработки отходов магнитных материалов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. Ю. Чикинёва

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yz@igic.ras.ru
Россия, Москва

И. В. Зиновьева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yz@igic.ras.ru
Россия, Москва

Е. С. Уварова

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yz@igic.ras.ru
Россия, Москва

А. В. Милевская

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yz@igic.ras.ru
Россия, Москва

Ю. А. Заходяева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: yz@igic.ras.ru
Россия, Москва

А. А. Вошкин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: yz@igic.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Önal M.A.R., Aktan E., Borra C.R. et al. Recycling of NdFeB magnets using nitration, calcination and water leaching for REE recovery // Hydrometallurgy. 2017. V. 167. P. 115.
  2. Liu C., Yan Q., Zhang X. et al. Efficient recovery of end-of-life ndfeb permanent magnets by selective leaching with deep eutectic solvents // Environ Sci Technol. 2020. V. 54. № 16. P. 10370.
  3. Yang Y., Walton A., Sheridan R. et al. REE Recovery from End-of-Life NdFeB Permanent Magnet Scrap: A Critical Review // Journal of Sustainable Metallurgy. 2017. V. 3. № 1. P. 122.
  4. Riaño S., Petranikova M., Onghena B. et al. Separation of rare earths and other valuable metals from deep-eutectic solvents: a new alternative for the recycling of used NdFeB magnets // RSC Adv. 2017. V. 7. № 51. P. 32100.
  5. Zhang Y., Xu X. Predicting Magnetic Remanence of NdFeB Magnets from Composition // J. Supercond. Nov. Magn. 2021. V. 34. № 11. P. 2711.
  6. Brown D., Ma B.M., Chen Z. Developments in the processing and properties of NdFeb-type permanent magnets // J. Magn. Magn. Mater. 2002. V. 248. № 3. P. 432.
  7. Talan D., Huang Q. A review of environmental aspect of rare earth element extraction processes and solution purification techniques // Miner Eng. 2022. V. 179. P. 107430.
  8. Ni S., Gao Y., Yu G. et al. Tailored ternary hydrophobic deep eutectic solvents for synergistic separation of yttrium from heavy rare earth elements // Green Chemistry. 2022. V. 24. № 18. P. 7148.
  9. Cruz K.A.M.L., Rocha F.R.P., Hespanhol M.C. Greener Route for Recovery of High-Purity Lanthanides from the Waste of Nickel Metal Hydride Battery Using a Hydrophobic Deep Eutectic Solvent // ACS Sustain. Chem Eng. 2024. V. 12. № 16. P. 6169.
  10. Ni S., Gao Y., Yu G. et al. A cleaner strategy for comprehensive recovery of waste SmCo magnets based on deep eutectic solvents // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 412. P. 128602.
  11. Zinov’eva I.V. Chikineva T.Yu., Zakhodyaeva Yu.A. et al. Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid/phenol deep eutectic solvent: Physicochemical properties and application prospects for the extraction of trivalent rare earth elements // J. Mol. Liq. 2025. V. 423. P. 126984.
  12. Martins M.A.R., Pinho S.P., Coutinho J.A.P. Insights into the Nature of Eutectic and Deep Eutectic Mixtures // J. Solution Chem. 2019. V. 48. № 7. P. 962.
  13. Gholami S., Pérez-Page M., D’Agostino C. et al. (Deep) eutectic solvents for the separation of platinum group metals and rare earth elements: Characteristics, extraction mechanisms and state of the art // Chemical Engineering Journal. 2025. V. 505. P. 159497.
  14. Milevskii N.A., Zinov’eva I.V., Kozhevnikova A.V. et al. Sm/Co Magnetic Materials: A Recycling Strategy Using Modifiable Hydrophobic Deep Eutectic Solvents Based on Trioctylphosphine Oxide // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. № 18. P. 14032.
  15. Babu M.K.S. Katchala N., Natarajan T.S. et al. Nd(III) and Dy(III) extraction from discarded NdFeB magnets using TOPO-based hydrophobic eutectic solvents // J. Mol. Liq. 2024. V. 402. P. 124697.
  16. Yu G., Ni S., Gao Y. et al. Recovery of rare earth metal oxides from NdFeB magnet leachate by hydrophobic deep eutectic solvent extraction, oxalate stripping and calcination // Hydrometallurgy. 2024. V. 223. P. 106209.
  17. Shuping C., Zhihan Z., Dong W. et al. Selective leaching and recovery of rare earth from NdFeB waste through a superior selective and stable deep eutectic solvent // Sep. Purif. Technol. 2025. V. 353. P. 128498.
  18. Belfqueh S., Chapron S., Giusti F. et al. Selective recovery of rare earth elements from acetic leachate of NdFeB magnet by solvent extraction // Sep Purif Technol. 2024. V. 339. P. 126701.
  19. Ogawa K., Tobe N. A Spectrophotometric Study of the Complex Formation between Iron(III) and Sulfosalicylic Acid // Bull. Chem. Soc. Jpn. 1966. V. 39. № 2. P. 223.
  20. Pritchard D.T. Spectrophotometric determination of aluminium in soil extracts with xylenol orange // Analyst. 1967. V. 92. № 1091. P. 103.
  21. Ivanov A.V., Figurovskaya V.N., Ivanov V.M. Molecular absorption-spectroscopy of 4-(2-pyridylazo) resorcinol complexes as an alternative to atomic-absorption spectroscopy // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 1992. V. 33. № 6. P. 570.
  22. Dupont D., Binnemans K. Recycling of rare earths from NdFeB magnets using a combined leaching/extraction system based on the acidity and thermomorphism of the ionic liquid [Hbet][Tf 2 N] // Green Chemistry. 2015. V. 17. № 4. P. 2150.
  23. Kumari A., Sinha M. K., Pramanik S. et al. Recovery of rare earths from spent NdFeB magnets of wind turbine: Leaching and kinetic aspects // Waste Management. 2018. V. 75. P. 486.
  24. Зиновьева И.В., Чикинёва Т.Ю., Яковлева С.А. и др. Экстракция редкоземельных элементов глубоким эвтектическим растворителем ди(2,4,4-триметилпентил)фосфиновая кислота/фенол // Теоретические основы химической технологии. 2024. V. 58. № 6. P. 762.
  25. Lommelen R., Onghena B., Binnemans K. Cation Effect of Chloride Salting Agents on Transition Metal Ion Hydration and Solvent Extraction by the Basic Extractant Methyltrioctylammonium Chloride // Inorg. Chem. 2020. V. 59. № 18. P. 13442.
  26. Deep A., Correia P.F.M., Carvalho J.M.R. Separation and Recovery of Fe(III) and Cr(III) from a Tannery Filtrate using Cyanex 272 // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. V. 45. № 9. P. 3200.
  27. Bari M.F. et al. Simultaneous extraction and separation of Cu(II), Zn(II), Fe(III) and Ni(II) by polystyrene microcapsules coated with Cyanex 272 // Hydrometallurgy. 2009. V. 95. № 3–4. P. 308.
  28. Sole K.C., Hiskey J.B. Solvent extraction of copper by Cyanex 272, Cyanex 302 and Cyanex 301 // Hydrometallurgy. 1995. V. 37. № 2. P. 129.
  29. Bari F., Begum N., Jamaludin S.B. et al. Extraction and separation of Cu(II), Ni(II) and Zn(II) by sol–gel silica immobilized with Cyanex 272 // Hydrometallurgy. 2009. V. 96. № 1–2. P. 140.
  30. Yoshizuka K., Sakomoto Y., Baba Y. et al. Distribution equilibria in the adsorption of cobalt(II) and nickel(II) on Levextrel resin containing Cyanex 272 // Hydrometallurgy. 1990. V. 23. № 2–3. P. 309.
  31. Park K.H., Mohapatra D., Nam C.W. Two stage leaching of activated spent HDS catalyst and solvent extraction of aluminium using organo-phosphinic extractant, Cyanex 272 // J. Hazard Mater. 2007. V. 148. № 1–2. P. 287.
  32. Mohapatra D. et al. Liquid–liquid extraction of aluminium(III) from mixed sulphate solutions using sodium salts of Cyanex 272 and D2EHPA // Sep. Purif. Technol. 2007. V. 56. № 3. P. 311.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита от концентрации раствора HNO3 при соотношении тв : ж = 0.04 г/мл, 4 ч, 80ºС.

Скачать (213KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита 2 М раствором HNO3 от температуры проведения процесса при соотношении тв : ж = 0.04 г/мл, 4 ч.

Скачать (173KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита 2 М раствором HNO3 от времени проведения процесса, 80ºС, соотношение тв : ж = 0.04 г/мл.

Скачать (200KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита 2 М раствором HNO3 от времени проведения процесса, 80ºС, соотношение тв : ж = 0.04 г/мл.

Скачать (222KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита 0.5 М раствором HNO3 от температуры: соотношение тв : ж = 0.04 г/мл, 5 ч.

Скачать (191KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита 0.5 М раствором HNO3 от соотношения фаз: 95ºС, 5 ч.

Скачать (212KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Зависимость степени выщелачивания металлов неодимового магнита 0.5 М раствором HNO3 от времени проведения процесса: 95ºС, соотношение тв : ж = 0.1 г/мл.

Скачать (248KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Зависимость степени извлечения ионов металлов в системе с ДТМПФК/фенол от концентрации нитрата натрия: [Me]исх = 0.01 моль/л, О/В = 1, 25ºС.

Скачать (143KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Изотерма экстракции ионов металлов в системе с DES ДТМПФК/фенол, О/В = 1, 25ºС.

Скачать (165KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Зависимость степени извлечения ионов металлов от соотношения ДТМПФК и фенола в DES, [Me]исх = 0.01 моль/л, О/В = 1.

Скачать (153KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Зависимость степени извлечения ионов металлов от объемного соотношения фаз: [Me]исх = 0.01 моль/л.

Скачать (129KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Зависимость степени извлечения ионов металлов из индивидуальных растворов от исходного значения pH водной фазы: [Me]исх = 0.01 моль/л, О/В=1.

Скачать (201KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Зависимость степени извлечения ионов металлов из модельного раствора смеси металлов от исходного значения pH водной фазы при последовательном выделении по одному металлу из смеси: [Me]исх = 0.01 моль/л, О/В = 1.

Скачать (560KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025