Eskişehir-Beylikahır cevher konsantresinde Th ve Ce`un diğer nadir toprak elementlerinden anyon değiştirici reçine ile ayrılması
Seperation of Th and Ce from other rare earth elements by anion exchange resin from concentrated Eskişehir-Beylikahır ore
Yazar: ŞENOL SERT
Danışman: PROF.DR. MERAL ERAL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Nükleer Mühendislik = Nuclear Engineering

Özet:
V ÖZET ESKİŞEHİR-BEYLİKAHIR CEVHER KONSANTRESİNDE Th VE Ce'UN DİĞER NADİR TOPRAK ELEMENTLERİNDEN ANYON DEĞİŞTİRİCİ REÇİNE İLE AYRDLMASI SERT, Şenol Yüksek Lisans Tezi, Nükleer Bilimler Anabilim Dalı Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Meral ERAL 2005, 89 sayfa Bu çalışmanın amacı Th ve Ce'un Dowex 1X8 kuvvetli bazik anyon değiştirici reçine üzerindeki adsorpsiyon ve elüsyon davranışlarını incelemek ve optimum aynına koşullarını saptamaktır. HNO3 konsantrasyonu, akış hızı, sıcaklık, yatak yüksekliği, tane boyutu ve oksitleyici ortamın etkisi gibi adsorpsiyon parametreleri incelenmiştir. En yüksek Th adsorpsiyon verimi 8M HNO3 ile %.98±1 olarak elde edilmiştir. Bu ortamda kısmen [Ce(N03)e]2" kompleksini oluşturmuş olan Ce'un adsorpsiyon verimi ise % 21±l'dir. Akış hızı ve yatak yüksekliğinin adsorpsiyon üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı gözlenmiştir. Sıcaklık artışı ile Th adsorpsiyon veriminde önemli bir değişim gözlenmezken, Ce adsorpsiyon verimi 60°C'de en yüksek değerine ulaşmıştır. Ce adsorpsiyonunda tane boyutunun önemli bir etkisi olmazken, Th adsorpsiyon verimini artan tane boyutu ile azalmaktadır. Oksitleyici ortamda, Ce'un tamamının [Ce(N03)6]2"kompleksi oluşturması nedeniyle, adsorpsiyon verimi Th'unkine benzer şekilde keskin bir artış göstermiştir. Bu koşullarda maksimum Ce adsorpsiyon verimi % 99±0,6'ya ulaşmıştır. Elüsyon çalışmaları için, HC1 konsantrasyonu, akış hızı, sıcaklık, yatak yüksekliği, tane boyutu ve oksitleyici ortamın ve farklı elüsyon çözeltilerinin etkisi gibi parametreler incelenmiştir. 6M HC1 ile Th ve Ce için maksimum elüsyon verimleri sırasıyla % 90±2 ve % 70±2 olarak elde edilmiştir. Ancak Th ve Ce'un fraksiyonel ayrılması selektif olarak başanlamamıştır. HC1 derişimi incelendiğinde HC1 konsantrasyonunun düşüşü ile elüsyon veriminin arttığı gözlenmiştir. Th ve Ce elüsyonu için en etkin elüent 3 M HCl'dir. Her iki element için elüsyon verimleri, akış hızının artışı ile azalmış, yatak yüksekliği ve sıcaklık artışı ile artmıştır. Tane boyutunun elüsyon verimi üzerinde önemli bir etkisi yoktur. Th ve Ce için oksitleyici ortamda yapılmış adsorpsiyonu takiben ve yapılan elüsyon sonucunda yüksek elüsyon verimleri elde edilmiştir. Elüsyon reaktifleri olarak, 6M HC1, 0,5M H2S04 ve 0,05M EDTA kullanılmıştır. Th ve Ce'un her ikisi için, 6M HC1 ve 0,5M H2SO4 ile gerçekleştirilen çalışmalarda yüksek elüsyon verimleri elde edilmiştir. 0,05M EDTA ile elüsyon verimleri çok düşüktür. Th ve Ce'un birbirlerinden seçimli olarak ayrılmasında elüsyon çözeltilerinden hiçbiri yeterince etkili olmamıştır. Sunulan çalışmanın, Th ve Ce'un, Eskişehir-Beylikahır cevher örneğinde önemli miktarlarda bulunan Nadir Toprak Elementleri, tüm katyonlar ve flor ve sülfat anyonlarından tamamen ayrılmasında kullanılabileceği düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: İyon değiştirici reçineler, Nadir toprak elementleri, Toryum, Seryum.

Abstract:
vn ABSTRACT SEPERATION OF Th AND Ce FROM OTHER RARE EARTH ELEMENTS BY ANION EXCHANGE RESIN FROM CONCENTRATED ESKİŞEHİR-BEYLİKAHm ORE SERT, Şenol MSc in Nuclear Science Supervisor: Prof. Dr. Meral ERAL 2005, 90 pages The aim of this study was to investigate the adsorption and elution behaviors of Th and Ce on Dowex 1X8 strongly basic anion exchange resin and to determine the optimum separation conditions. For this purpose, the adsorption parameters such as, HNO3 concentration, flow rate, temperature, bed height, particle size and the effect of oxidizing medium was investigated. The highest Th adsorption efficiency was found to be 98±1 % with 8M HNO3 concentration. The adsorption yield of Ce which is partially complexed in this medium as [Ce(N03)6]2" was 21±1 %. It was observed that the flow rate and bed height did not have a considerable effect on the adsorption. No considerable change in the thorium adsorption efficiency was observed with increasing temperature, but Ce adsorption efficiency reached to its highest value at a temperature of 60°C. Although, the particle size of resin did not have any considerable effect on Ce adsorption, Th adsorption efficiency was slightly decreased with increasing particle size. In oxidative medium, the sorption efficiency of Ce was sharply increased due to theformation of the [Ce(N03)6]2" complex from all Ce ions, similar to that of Th. In this condition the maximum Ce sorption efficiency was reached to 99+0,6%. For the elution studies, the similar parameters such as; HC1 concentration, flow rate, temperature, bed height, particle size, the effect of the oxidizing medium and different elutive solutions were investigated. The maximum elution efficiencies were obtained as 90±2 % and 70±2 % with 6M HC1 for Th and Ce, respectively. But the fractional separation of Th and Ce was not achieved selectively. It was observed that Th and Ce elution efficiencies were increased with decreasing HC1 concentration. The most effective eluent for the elution of Th and Ce was 3M HC1. The elution efficiencies were decreased with increasing flow rate, also increased with increasing bed height and temperature, for both elements. The particle size does not have a significant effect on the elution efficiencies. Following the adsorption of Th and Ce realized in oxidizing medium and the successive elutions, high elution efficiencies were obtained for both elements. 6 M HC1, 0,5 M H2S04 and 0,05 M EDTA was individually used as elution agent. In the studies realized with 0,5 M H2SO4 and 6M HC1, high elution efficiencies were obtained for both Th and Ce. However the elution efficiencies with 0,05 M EDTA were too low. On the other hand, none of the elutive solutions was effective enough to separate Th and Ce selectively from each other. In Conclusion, It may be suggested that Th and Ce can be successfully separated from other rare earth elements, all cations, fluorite and sulphate anions present at considerable amounts in Eskişehir-Beylikalnr ore sample. Key words: Ion exchange resins, Rare earths, Thorium, Cerium.