一种镱镥元素分离方法技术

本发明专利技术涉及一种镱镥元素分离方法，其包括混合氯化盐I和氯化盐II后加热熔融，得到二元混合熔盐III，其中，氯化盐I为NaCl、LiCl或KCl，氯化盐II为CaCl2或NaCl；将镱镥的氧化物或卤化物溶解在熔融的熔盐III中，得到含有镱离子和镥离子的混合熔盐IV；将电极组件插入熔融的混合熔盐IV中，连接电化学工作站，采用电化学法测得镱离子的还原电位A和镥离子的还原电位B；控制电解电压C进行电解，利用镱离子和镥离子在混合熔盐IV中的还原电位差异，电解产物单质镥吸附在工作电极表面得到高镥产品。根据本发明专利技术的镱镥元素分离方法，采用熔盐电化学分离法，利用三价镱和镥离子在熔盐III中氧化还原行为的巨大差异性，可实现镱镥的电化学分离。可实现镱镥的电化学分离。可实现镱镥的电化学分离。

【技术实现步骤摘要】
一种镱镥元素分离方法


[0001]本专利技术涉及化工和分离
，更具体地涉及一种镱镥元素分离方法。

技术介绍

[0002]包含镱、镥在内的稀土元素及其化合物具有许多独特的光学，电学，磁学性能，使他们在化工，医学，催化，陶瓷等领域得到广泛应用，一些稀土元素的放射性同位素在放射性药物制备和应用上也具有较大的前景，如镥
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177结合各种靶向分子实现多种全身转移的恶性肿瘤疾病的治疗是目前医学界公认具有革命性前景的方案。因此，对于稀土元素的高效分离与富集就显得非常重要，比如无载体镥
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177同位素在生产过程中就需要分离原料镱和产物镥。
[0003]由于稀土元素的化学性质极其相近，经常以混合物的形式出现，有效分离的难度较高。镱镥元素的提取，通常是在熔盐体系中使用活性电极或者离子共沉积电解的方法获得，但是只能得到镥镱等合金产物，例如CN102628131B公开的一种铝镥镱合金及其熔盐电解制备方法。而镱镥元素之间的相互分离，传统分离方法主要是利用镱和镥离子在水溶液中的化学性质差异，采用萃取剂进行溶液萃取分离，包括直接采用溶液萃取或萃取色层法分离。由于分离系数基本在1.5
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2.6(参见杨凤丽,邓佐国,徐廷华.铥镱镥富集物萃取分离优化工艺与传统工艺分析比较[J].江西理工大学学报,2007,28(3):6
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9)，相对比较低，需要进行多级多步骤萃取，并且在分离过程中使用大量的树脂、萃取剂等有机物和溶剂，且酸度和温度等影响分离效率的因素比较多，例如CN201710344695.9公开的一种萃取分离铥、镱、镥的方法，又例如CN201810933476.9公开的一种联产4N镝和4N镱的萃取分离方法，又例如CN201910660087.8公开的一种溶剂萃取分离铥镱镥富集物的方法，分离过程操作繁多，产生废物量大，所用材料价格昂贵，成本高。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中的通过有机溶剂萃取或离子交换色层等工艺分离稀土元素镱镥存在的多级多步骤、操作繁琐、成本高、废物产生量大等问题，本专利技术提供一种镱镥元素分离方法。
[0005]根据本专利技术的镱镥元素分离方法，其包括如下步骤：S1，混合氯化盐I和氯化盐II后加热熔融，得到二元混合熔盐III，其中，氯化盐I为NaCl、LiCl或KCl，氯化盐II为CaCl2或NaCl；S2，将镱镥的氧化物或卤化物溶解在熔融的熔盐III中，得到含有镱离子和镥离子的混合熔盐IV；S3，将电极组件插入熔融的混合熔盐IV中，连接电化学工作站，采用电化学法测得镱离子的还原电位A和镥离子的还原电位B；S4，控制电解电压C进行电解，利用镱离子和镥离子在混合熔盐IV中的还原电位差异，电解产物单质镥吸附在工作电极表面得到高镥产品(剩下的就是高镱熔盐)。
[0006]如此，不同于传统溶剂萃取法利用离子在不同溶剂中的分配行为，本专利技术利用三价镱和镥离子在氯化物熔盐中的还原性差异实现镱镥元素的电化学分离，差异性较大，容
易分离。不同于传统溶剂萃取法中需要多级多步骤的分离操作，本专利技术的电解分离过程只需一步即可完成，工艺参数较少，电解设备操作简单。不同于传统溶剂萃取法中需要大量水、有机溶剂和昂贵的萃取剂，分离过程会产生大量废物、分离成本较高，本专利技术所用的材料和试剂价格低廉且可循环使用，废物产生量少，分离成本低。
[0007]在一个优选的实施例中，氯化盐I为NaCl，氯化盐II为CaCl2，二元混合熔盐III为NaCl
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CaCl2。在另一个优选的实施例中，氯化盐I为LiCl，氯化盐II为NaCl，二元混合熔盐III为LiCl
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NaCl。在又一个优选的实施例中，氯化盐I为LiCl，氯化盐II为CaCl2，二元混合熔盐III为LiCl
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CaCl2。在又一个优选的实施例中，氯化盐I为KCl，氯化盐II为CaCl2，二元混合熔盐III为KCl
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CaCl2。
[0008]优选地，在步骤S1中，盐I和盐II的质量比为1:3
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3:1。应该理解，该比例范围内得到的熔盐III的盐熔点较低，便于后续步骤的实施。
[0009]优选地，在步骤S1中，加热熔融温度介于550
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850℃之间。在优选的实施例中，混合盐I和盐II后，加热至800
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850℃保温，然后降至550
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600℃保温，得到熔盐III。在一个优选的实施例中，将盐I与盐II混合后置于刚玉坩埚中，放入加热炉中加热至850℃保温2小时，再降至550℃保温10小时，得到熔盐III。
[0010]优选地，当待分离物为镱镥的氧化物，即氧化镱和氧化镥时，步骤S2包括：混合熔盐III、氧化镱和氧化镥后加热至熔盐III熔融，加入助溶剂使其转化为镱镥的氯化物后溶解在熔盐III中，得到混合熔盐IV。优选地，氧化镱和氧化镥在熔盐III中的质量分数为0.1
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10wt％。应该理解，该质量分数的范围有助于确保氧化物的氯化转化效果并确保最终的分离效果。优选地，助溶剂为NH4Cl或AlCl3。更优选地，助溶剂为NH4Cl。优选地，助溶剂与氧化镱，氧化镥混合物的质量比范围为2
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5。应该理解，该质量比范围有助于在不浪费助溶剂的情况下确保氧化物的氯化转化效果并避免过度腐蚀设备。在优选的实施例中，将熔盐III，氧化镱和氧化镥混合后置于刚玉坩埚中，放入加热炉内加热至550
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850℃，保温1h后取出刚玉坩埚，立即将助溶剂加入到坩埚中，趁热搅拌，盖上坩埚盖板，再次置于加热炉内保持熔盐熔融状态保温12小时，使氧化物充分溶解在熔盐III当中，即得混合熔盐IV。如此，根据本专利技术的方法可以将难溶的氧化镱和氧化镥通过助溶剂转化为氯化物溶解在熔盐中，并在氯化物熔盐中通过电解沉积的方法分离得到高镥产品。特别地，不需要像溶剂萃取分离时事先采用大量酸溶解将氧化物转化为可溶性氯化物，本专利技术可在熔盐相中通过助溶剂直接将难溶的稀土氧化物转化为氯化物溶解在熔盐中，过程绿色环保。
[0011]优选地，当待分离物为镱镥的卤化物，即为镱镥的氯化物或者氟化物时，步骤S2包括直接将氯化镱、氯化镥、氟化镱或氟化镥溶解在熔盐III中，得到混合熔盐IV。
[0012]优选地，在步骤S3中，电极组件由工作电极、对电极和参比电极组成。在优选的实施例中，工作电极为钨丝、钼丝或铂丝，较佳的为金属钨。在优选的实施例中，对电极为石墨棒或铂棒，较佳的为石墨。在优选的实施例中，参比电极为铂丝或Ag/AgCl，较佳的为金属铂。优选地，在步骤S3中，通过电极组件测得循环伏安曲线，由此获得镱离子的还原电位A和镥离子的还原电位B。在一个优选的实施例中，镱离子的还原电位A为
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0.20V，镥离子的还原电位B为
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1.81V。应该理解，这里的还原电位是一个大概的相对数值，主要取决于所使用的参比电极，电位绝对数值并不重要。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镱镥元素分离方法，其特征在于，该镱镥元素分离方法包括如下步骤：S1，混合氯化盐I和氯化盐II后加热熔融，得到二元混合熔盐III，其中，氯化盐I为NaCl、LiCl或KCl，氯化盐II为CaCl2或NaCl；S2，将镱镥的氧化物或卤化物溶解在熔融的熔盐III中，得到含有镱离子和镥离子的混合熔盐IV；S3，将电极组件插入熔融的混合熔盐IV中，连接电化学工作站，采用电化学法测得镱离子的还原电位A和镥离子的还原电位B；S4，控制电解电压C进行电解，利用镱离子和镥离子在混合熔盐IV中的还原电位差异，电解产物单质镥吸附在工作电极表面得到高镥产品。2.根据权利要求1所述的镱镥元素分离方法，其特征在于，在步骤S1中，盐I和盐II的质量比为1:3
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3:1。3.根据权利要求1所述的镱镥元素分离方法，其特征在于，在步骤S1中，加热熔融温度介于550
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850℃之间。4.根据权利要求1所述的镱镥元素分离方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄卫，佘长锋，龚昱，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：