การแยกแลนทาไนด์ไอออนโดยใช้ไอออนิกลิควิดและมาส์กกิงเอเจนต์

Abstract

แลนทาไนด์เป็นโลหะที่มีประโยชน์หลายอย่างโดยเฉพาะในเทคโนโลยีแห่งอนาคต แต่การแยกโลหะแลนทาไนด์ออกเป็นชนิดเดี่ยวเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ยังทำได้ยาก งานวิจัยนี้จึงสนใจศึกษาการแยกไอออนแลนทาไนด์ออกจากสารละลายด้วยการสกัดแบบวัฎภาคของเหลว-ของเหลว โดยใช้ไอออนิกลิควิดเป็นเฟสอินทรีย์ร่วมกับการใช้คราวน์อีเทอร์เป็นมาส์กกิงเอเจนต์ในชั้นน้ำ ในการสังเคราะห์ไอออนิกลิควิด 1-บิวทิล-3-เมทิลอิมิดาโซเลี่ยมเฮกซะฟลูออโรฟอสเฟต ([Bmim][PF₆]) เพื่อใช้ในการสกัด พบว่าวิธีที่ดีที่สุดคือการสังเคราะห์ผ่าน 1-บิวทิล-3-เมทิลอิมิดาโซเลียมคลอไรด์ ([Bmim][CL]) ร่วมกับการใช้กรดเฮกซะฟลูโอโรฟอสฟอริก (HPF₆) มากเกินพอ ได้ร้อยละผลได้เท่ากับ 71.0 การศึกษาผลของการใช้มาส์กกิงเอเจนต์พบว่าการใช้ 12-crown-4 เป็นมาส์กกิงเอเจนต์ช่วยตรึงแยกไตรวาเลนต์นีโอไดเมียม (Nd³⁺) ไว้ในชั้นน้ำได้ดีที่สุด สำหรับการสกัดแลนทาไนด์ไอออนแบบวัฏภาคของเหลว-ของเหลวจากชั้นน้ำสู่ชั้น [Bmim][PF₆] และตรวจวัดปริมาณไอออนด้วย ICP-OES นั้น พบว่าการสกัด Nd³⁺ ด้วย [Bmim][PF₆] โดยไม่ใช้ลิแกนด์ และเมื่อใช้กรด-(2-เอทิลเฮกซิล) ฟอสฟอริก (DEHPA) เป็นตัวสกัดร่วมด้วย ให้ค่าร้อยละการสกัดเท่ากับ 14.6 และ 100 ตามลำดับ การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าการใช้ DEHPA ร่วมกับ [Bmim][PF₆] ใช้สกัดนีโอไดเมียมที่ความเข้มข้น 0.1 mM ได้ดี และคาดว่าการแยกไอออนแลนทาไนด์ออกเป็นชนิดเดี่ยว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Nd³⁺ ซึ่งเป็นไอออนแลนทาไนด์ไอออนที่มีมูลค่าสูงออกจาก La³⁺ และ Ce³⁺ ทำได้โดยใช้คราวน์อีเทอร์ขนาดใหญ่เพื่อตรึงไอออนที่ไม่ต้องการไว้ในชั้นน้ำ