અલ્ટ્રાફાઇન રેર અર્થ ઓક્સાઇડની તૈયારી

ની તૈયારીઅલ્ટ્રાફાઇન રેર અર્થ ઓક્સાઇડ્સ

સામાન્ય કણોના કદ ધરાવતા દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનોની તુલનામાં અલ્ટ્રાફાઇન દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનોના ઉપયોગોની વિશાળ શ્રેણી છે, અને હાલમાં તેમના પર વધુ સંશોધન ચાલી રહ્યું છે. પદાર્થની એકત્રીકરણ સ્થિતિ અનુસાર તૈયારી પદ્ધતિઓને ઘન તબક્કા પદ્ધતિ, પ્રવાહી તબક્કા પદ્ધતિ અને ગેસ તબક્કા પદ્ધતિમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. હાલમાં, દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજનોના અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર તૈયાર કરવા માટે પ્રયોગશાળાઓ અને ઉદ્યોગોમાં પ્રવાહી તબક્કા પદ્ધતિનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. તેમાં મુખ્યત્વે વરસાદ પદ્ધતિ, સોલ જેલ પદ્ધતિ, હાઇડ્રોથર્મલ પદ્ધતિ, ટેમ્પલેટ પદ્ધતિ, માઇક્રોઇમલ્સન પદ્ધતિ અને આલ્કિડ હાઇડ્રોલિસિસ પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી વરસાદ પદ્ધતિ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે સૌથી યોગ્ય છે.

વરસાદ પદ્ધતિમાં ધાતુના મીઠાના દ્રાવણમાં વરસાદ માટે પ્રિસિપિટન્ટ ઉમેરવામાં આવે છે, અને પછી પાવડર ઉત્પાદનો મેળવવા માટે ફિલ્ટર, ધોવા, સૂકવવા અને ગરમીથી વિઘટન કરવામાં આવે છે. તેમાં સીધી વરસાદ પદ્ધતિ, સમાન વરસાદ પદ્ધતિ અને કોપ્રિસિપિટેશન પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય વરસાદ પદ્ધતિમાં, દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ અને અસ્થિર એસિડ રેડિકલ ધરાવતા દુર્લભ પૃથ્વી ક્ષાર, વરસાદને બાળીને મેળવી શકાય છે, જેનો કણ કદ 3-5 μm હોય છે. ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર 10 ㎡/g કરતા ઓછો છે અને તેમાં ખાસ ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો નથી. એમોનિયમ કાર્બોનેટ વરસાદ પદ્ધતિ અને ઓક્સાલિક એસિડ વરસાદ પદ્ધતિ હાલમાં સામાન્ય ઓક્સાઇડ પાવડર બનાવવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓ છે, અને જ્યાં સુધી વરસાદ પદ્ધતિની પ્રક્રિયાની સ્થિતિ બદલાય છે, ત્યાં સુધી તેનો ઉપયોગ અલ્ટ્રાફાઇન દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડ પાવડર તૈયાર કરવા માટે થઈ શકે છે.

સંશોધન દર્શાવે છે કે એમોનિયમ બાયકાર્બોનેટ વરસાદ પદ્ધતિમાં દુર્લભ પૃથ્વી અલ્ટ્રાફાઇન પાવડરના કણોના કદ અને આકારવિજ્ઞાનને અસર કરતા મુખ્ય પરિબળોમાં દ્રાવણમાં દુર્લભ પૃથ્વીની સાંદ્રતા, વરસાદનું તાપમાન, વરસાદ એજન્ટની સાંદ્રતા વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. દ્રાવણમાં દુર્લભ પૃથ્વીની સાંદ્રતા એકસરખી રીતે વિખરાયેલા અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર બનાવવાની ચાવી છે. ઉદાહરણ તરીકે, Y2O3 તૈયાર કરવા માટે Y3+ વરસાદના પ્રયોગમાં, જ્યારે દુર્લભ પૃથ્વીની સામૂહિક સાંદ્રતા 20~30g/L હોય છે (Y2O3 દ્વારા ગણતરી કરવામાં આવે છે), વરસાદ પ્રક્રિયા સરળ હોય છે, અને સૂકવણી અને બાળીને કાર્બોનેટ વરસાદમાંથી મેળવેલ યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર નાનો, સમાન અને વિક્ષેપિત હોય છે.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં, તાપમાન એક નિર્ણાયક પરિબળ છે. ઉપરોક્ત પ્રયોગોમાં, જ્યારે તાપમાન 60-70 ℃ હોય છે, ત્યારે વરસાદ ધીમો હોય છે, ગાળણક્રિયા ઝડપી હોય છે, કણો છૂટા અને એકસમાન હોય છે, અને તે મૂળભૂત રીતે ગોળાકાર હોય છે; જ્યારે પ્રતિક્રિયા તાપમાન 50 ℃ થી નીચે હોય છે, ત્યારે વરસાદ ઝડપથી બને છે, જેમાં વધુ અનાજ અને નાના કણોનું કદ હોય છે. પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, CO2 અને NH3 નું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, અને વરસાદ ચીકણો સ્વરૂપમાં હોય છે, જે ગાળણક્રિયા અને ધોવા માટે યોગ્ય નથી. યટ્રીયમ ઓક્સાઇડમાં બાળી નાખ્યા પછી, હજુ પણ બ્લોકી પદાર્થો છે જે ગંભીર રીતે એકઠા થાય છે અને મોટા કણોના કદ ધરાવે છે. એમોનિયમ બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા યટ્રીયમ ઓક્સાઇડના કણ કદને પણ અસર કરે છે. જ્યારે એમોનિયમ બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા 1mol/L કરતા ઓછી હોય છે, ત્યારે પ્રાપ્ત યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ કણનું કદ નાનું અને એકસમાન હોય છે; જ્યારે એમોનિયમ બાયકાર્બોનેટની સાંદ્રતા 1mol/L કરતા વધી જાય છે, ત્યારે સ્થાનિક વરસાદ થશે, જેના કારણે સમૂહ અને મોટા કણો બનશે. યોગ્ય પરિસ્થિતિઓમાં, 0.01-0.5 ના કણ કદનો μ M અલ્ટ્રાફાઇન યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ પાવડર મેળવી શકાય છે.

ઓક્સાલેટ અવક્ષેપ પદ્ધતિમાં, પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયા દરમિયાન સતત pH મૂલ્ય સુનિશ્ચિત કરવા માટે ઓક્સાલિક એસિડ દ્રાવણ ડ્રોપવાઇઝ ઉમેરવામાં આવે છે જ્યારે એમોનિયા ઉમેરવામાં આવે છે, જેના પરિણામે યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ પાવડરનો કણ કદ 1 μM કરતા ઓછો થાય છે. પ્રથમ, યટ્રીયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ કોલોઇડ મેળવવા માટે એમોનિયા પાણી સાથે યટ્રીયમ નાઇટ્રેટ દ્રાવણનો અવક્ષેપ કરો, અને પછી તેને ઓક્સાલિક એસિડ દ્રાવણ સાથે રૂપાંતરિત કરો જેથી 1 μ Y2O3 પાવડર કરતાં ઓછો કણ કદ m મળે. 0.25-0.5mol/L ની સાંદ્રતાવાળા યટ્રીયમ નાઇટ્રેટના Y3+ દ્રાવણમાં EDTA ઉમેરો, એમોનિયા પાણી સાથે pH ને 9 પર સમાયોજિત કરો, એમોનિયા ઓક્સાલેટ ઉમેરો, અને pH=2 પર વરસાદ પૂર્ણ થાય ત્યાં સુધી 50 ℃ પર 1-8mL/મિનિટના દરે 3mol/L HNO3 દ્રાવણ ટપકાવો. 40-100nm ના કણ કદ સાથે યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ પાવડર મેળવી શકાય છે.

તૈયારીની પ્રક્રિયા દરમિયાનઅલ્ટ્રાફાઇન રેર અર્થ ઓક્સાઇડ્સવરસાદ પદ્ધતિ દ્વારા, વિવિધ ડિગ્રીના સંચય થવાની સંભાવના હોય છે. તેથી, તૈયારી પ્રક્રિયા દરમિયાન, સંશ્લેષણની સ્થિતિઓને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવી જરૂરી છે, pH મૂલ્યને સમાયોજિત કરીને, વિવિધ અવક્ષેપકોનો ઉપયોગ કરીને, વિખેરી નાખનારાઓ ઉમેરીને, અને મધ્યવર્તી ઉત્પાદનોને સંપૂર્ણપણે વિખેરવા માટે અન્ય પદ્ધતિઓ. પછી, યોગ્ય સૂકવણી પદ્ધતિઓ પસંદ કરવામાં આવે છે, અને અંતે, કેલ્સિનેશન દ્વારા સારી રીતે વિખેરાયેલા દુર્લભ પૃથ્વી સંયોજન અલ્ટ્રાફાઇન પાવડર મેળવવામાં આવે છે.