مقایسه غشاهای حلالی آلی صفحه ای در انتقال ژرمانیم با حامل‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

استادیار گروه فرآوری مواد معدنی، دانشکده مهندسی معد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

هدف: در این تحقیق برای اولین بار، تراوایی انتقال ژرمانیم از محلول آبی حاوی کمپلکس‌سازهای اسیدتارتاریک و اسید اگزالیک توسط سیستم غشایی مقایسه شد.
مواد و روش‌ها: این مقایسه در سه سیستم غشای آلی صفحه‌ای (FSSLM) با فازهای حامل مختلف شامل آلامین ۳۳۶ (%v/v ۵-۳۵)، آلیکوات ۳۳۶  (%v/v  ۱۰ -۵/۰) و سیانکس ۹۲۳ (%v/v  ۳۰ -۱) انجام شد. با وجود مطالعات جداگانه بر روی انتقال ژرمانیم به کمک سیستم غشای حلال آلی صفحه‌ای، هیچ مقایسه سیستماتیک نفوذپذیری در این خصوص انجام نشده است. این مقایسه بر اساس پارامترهای موثر بر تراوایی انتقال ژرمانیم شامل غلظت‌های فاز حامل، کمپلکس‌ساز اسید تارتاریک (۰۰۰۳/۰ تا ۰۱۳۸/۰ مولار) و فاز استریپ (۰ تا ۲ مولار) صورت گرفت.
نتایج: طبق نتایج، با مقایسه مقدار ضریب تراوایی ماکزیمم فازهای حامل، می‌توان گفت ضریب تراوایی سیستم غشایی حاوی آلیکوات ۳۳۶ ( cm/s۱۰ ۵۸ /۲) به ترتیب ۴/۱ و ۷/۲ برابر غشای حاوی حلال‌های آلامین ۳۳۶  ( cm/s 10× ۸۷/۱) و سیانکس ۹۲۳ ( cm/s 10× ۹97/۰) است. نتایج اثر غلظت کمپلکس‌سازها و فاز استریپ نیز نشان داد که تراوایی ژرمانیم توسط آلیکوات ۳۳۶ به عنوان فاز حامل در بین سه فاز حامل بیشتر است.
نتیجه‌گیری: به عنوان نتیجه‌گیری کلی می‌توان گفت در انواع شرایط اعمال شده در سه سیستم‌ غشایی یاد شده با حامل‌های مختلف، آلیکوات ۳۳۶ تراوایی انتقال ژرمانیم بالایی آن هم در غلظت‌های کمتر دارد. بدین ترتیب، حالت بهینه، در غلظت %v/v ۵ آلیکوات ۳۳۶، غلظت اسید تارتاریک ۰۰۲۱/۰ مولار و غلظت اسید کلریدریک در فاز استریپ ۵/۰ مولار بدست آمد. مصرف آلیکوات ۳۳۶ کمتر بدین معنی است که هزینه کمتری صرف خواهد شد و لذا انتخاب مناسبی برای سیستم‌های غشایی از لحاظ فنی-اقتصادی در تحقیقات آتی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


  1. [1]           H. Kamran Haghighi and M. Irannajad, "Roadmap for recycling of germanium from various resources: reviews on recent developments and feasibility views," Environmental Science and Pollution Research, vol. 29, no. 32, pp. 48126-48151, 2022/07/01 2022, 10.1007/s11356-022-20649-5.

     

    [2]           P. Bose, M. Aparna Bose, and S. Kumar, "Critical evaluation of treatment strategies involving adsorption and chelation for wastewater containing copper, zinc and cyanide," Advances in Environmental Research, vol. 7, no. 1, pp. 179-195, 2002/11/01/ 2002, doi: https://doi.org/10.1016/S1093-0191(01)00125-3.

     

    [3]           é. Bauer, C. D.R., F. G., P., and B. Marchon, "US patent: Process for Selective Liquid–Liquid Extraction of Germanium," 1983.

     

    [4]           I. Y. Fleitlikh, N. A. Grigorieva, and O. A. Logutenko, "Extraction behavior of germanium in Kelex 100 and LIX 63 systems," ChemistrySelect, vol. 6, no. 17, pp. 4285-4291, 2021, doi: https://doi.org/10.1002/slct.202100260.

     

    [5]           A. de Schepper, "Liquid-liquid extraction of germanium by LIX 63," Hydrometallurgy, vol. 1, no. 3, pp. 291-298, 2// 1976, doi: http://dx.doi.org/10.1016/0304-386X(76)90005-0.

     

    [6]           P. Wang, Z. Liu, T. Zhang, Z. Liu, D. Zhu, and T. Jiang, "Extraction mechanism of germanium in sulfate solutions using a tertiary amine (N235)-based solvent extraction system," Separation and Purification Technology, vol. 311, p. 123305, 2023/04/15/ 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123305.

     

    [7]           D. D. Harbuck, J. C. Judd, and D. V. Behunin, "GERMANIUM SOLVENT EXTRACTION FROM SULFURIC ACID SOLUTIONS (AND CO-EXTRACTION OF GERMANIUM AND GALLIUM)," Solvent Extraction and Ion Exchange, vol. 9, no. 3, pp. 383-401, 1991/07/01 1991, doi: 10.1080/07366299108918060.

     

    [8]           G. Zante, M. Boltoeva, A. Masmoudi, R. Barillon, and D. Trébouet, "Highly selective transport of lithium across a supported liquid membrane," Journal of Fluorine Chemistry, vol. 236, p. 109593, 2020/08/01/ 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2020.109593.

     

    [9]           H. K. Haghighi, M. Irannajad, and D. Moradkhani, "Permeation and modeling studies on Ge(IV) facilitated transport using trioctylamine through supported liquid membrane," Korean Journal of Chemical Engineering, vol. 35, no. 1, pp. 53-60, 2018/01/01 2018, doi: 10.1007/s11814-017-0265-0.

     

    [10]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, A. Fortuny, and A. M. Sastre, "Mathematical modeling for facilitated transport of Ge(IV) through supported liquid membrane containing Alamine 336," Chemical Papers, vol. 72, no. 4, pp. 955-970, 2018/04/01 2018, doi: 10.1007/s11696-017-0332-3.

     

    [11]         H. Kamran Haghighi, "Separation of germanium by liquid-liquid and supported liquid membrane extraction from heavy metals," Journal of Separation Science and Engineering, vol. 10, no. 1, pp. 36-46, 2018, 10.22103/jsse.2018.1950.  (in persian)

     

    [12]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, A. Fortuny, and A. M. Sastre, "Selective separation of Germanium(IV) from simulated industrial leachates containing heavy metals by non-dispersive ionic extraction," Minerals Engineering, vol. 137, pp. 344-353, 2019/06/15/ 2019, https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.04.021.

     

    [13]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, and A. Maria Sastre, "Germanium transport across supported liquid membrane with Cyanex 923: Mathematical modeling," Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 29, no. 9, pp. 1956-1966, 2019/09/01/ 2019, https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)65103-4.

     

    [14]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, M. Teresa Coll, and A. M. Sastre, "Non-Dispersive Extraction of Ge(IV) from Aqueous Solutions by Cyanex 923: Transport and Modeling Studies," Metals, vol. 9, no. 6, p. 676, 2019,  https://doi.org/10.3390/met9060676.

     

    [15]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, and D. Moradkhani, "Facilitated transport of germanium from acidic medium through supported liquid membrane using Cyanex 301 as mobile carrier," Physicochemical Problems of Mineral Processing, journal article vol. 55, no. 1, pp. 225-236, 2019, 10.5277/ppmp18124.

     

    [16]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, A. Fortuny, and A. M. Sastre, "Recovery of germanium from leach solutions of fly ash using solvent extraction with various extractants," Hydrometallurgy, vol. 175, pp. 164-169, 2018/01/01/ 2018, https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2017.11.006.

     

    [17]         H. Kamran Haghighi, M. Irannajad, A. Fortuny, and A. M. Sastre, "Mathematical modeling on non-dispersive   

                  extraction of germanium from aqueous solutions using Aliquat 336," Water Science and Technology, vol. 78,  

    1. 12, pp. 2489-2499, 2018. https://doi.org/10.2166/wst.2019.002

     

    [18]         A. Fick, "On liquid diffusion," Journal of Membrane Science, vol. 100, no. 1, pp. 33-38, 1995/03/31/ 1995, https://doi.org/10.1016/0376-7388(94)00230-V.

     

    [19]         G. S. Pokrovski and J. Schott, "Experimental study of the complexation of silicon and germanium with aqueous organic species: implications for germanium and silicon transport and Ge/Si ratio in natural waters," Geochimica et Cosmochimica Acta, vol. 62, no. 21, pp. 3413-3428, 1998/11/01/ 1998,  https://doi.org/10.1016/S0016-7037(98)00249-X.

     

    [20]         B. Gupta and N. Mudhar, "Extraction and Separation of Germanium Using Cyanex 301/Cyanex 923. Its Recovery from Transistor Waste," Separation Science and Technology, vol. 41, no. 3, pp. 549-572, 2006/03/01 2006, 10.1080/01496390500525021.

     

    [21]         J. Marchese, F. Valenzuela, C. Basualto, and A. Acosta, "Transport of molybdenum with Alamine 336 using supported liquid membrane," Hydrometallurgy, vol. 72, no. 3, pp. 309-317, 2004/03/01/ 2004, https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2003.07.003.

     

    [22]         K. K. Bhatluri, M. S. Manna, P. Saha, and A. K. Ghoshal, "Supported liquid membrane-based simultaneous separation of cadmium and lead from wastewater," Journal of Membrane Science, vol. 459, pp. 256-263, 2014/06/01/ 2014, https://doi.org/10.1016/j.memsci.2014.02.019.

     

    [23]         K. Chakrabarty, K. V. Krishna, P. Saha, and A. K. Ghoshal, "Extraction and recovery of lignosulfonate from its aqueous solution using bulk liquid membrane," Journal of Membrane Science, vol. 330, no. 1, pp. 135-144, 2009/03/20/ 2009, https://doi.org/10.1016/j.memsci.2008.12.069.

     

    [24]         N. S. Rathore, A. Leopold, A. K. Pabby, A. Fortuny, M. T. Coll, and A. M. Sastre, "Extraction and permeation studies of Cd(II) in acidic and neutral chloride media using Cyanex 923 on supported liquid membrane," Hydrometallurgy, vol. 96, no. 1–2, pp. 81-87, 3// 2009,  http://dx.doi.org/10.1016/j.hydromet.2008.08.009.

     

    [25]         F. J. Alguacil and H. Tayibi, "Carrier-facilitated transport of Cd(II) from a high-salinity chloride medium across a supported liquid membrane containing Cyanex 923 in Solvesso 100," Desalination, vol. 180, no. 1, pp. 181-187, 2005/08/15 2005, http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2004.12.036.

     

    [26]         E. E. Martsinko, I. I. Seifullina, L. K. Minacheva, A. G. Pesaroglo, and V. S. Sergienko, "Synthesis, properties, and molecular and crystal structure of diantipyrylmethanium Bis(μ-tartrato)dihydroxydigermanate(IV) tetrahydrate (HDAm)2[Ge2(μ-L)2(OH)2] · 4H2O," Russian Journal of Inorganic Chemistry, vol. 53, no. 11, pp. 1694-1702, 2008/11/01 2008, 10.1134/S0036023608110053.

     

    [27]         P. Venkateswaran and K. Palanivelu, "Studies on recovery of hexavalent chromium from plating wastewater by supported liquid membrane using tri-n-butyl phosphate as carrier," Hydrometallurgy, vol. 78, no. 1–2, pp. 107-115, 7// 2005, http://dx.doi.org/10.1016/j.hydromet.2004.10.021.

     

    [28]         H. Duan et al., "Simultaneous separation of copper from nickel in ammoniacal solutions using supported liquid membrane containing synergistic mixture of M5640 and TRPO," Chemical Engineering Research and Design, vol. 117, no. Supplement C, pp. 460-471, 2017/01/01/ 2017, https://doi.org/10.1016/j.cherd.2016.11.003.

     

    [29]         G. Arslan et al., "Facilitated transport of Cr(VI) through a novel activated composite membrane containing Cyanex 923 as a carrier," Journal of Membrane Science, vol. 337, no. 1–2, pp. 224-231, 7/15/ 2009, https://doi.org/10.1016/j.memsci.2009.03.049.

     

    [30]         M. Atanassova, Z. Petkova, and V. Kurteva, "Aliquat 336 in Solvent Extraction Chemistry of Metallic ReO4− Anions," Molecules, vol. 29, no. 10, p. 2257, 2024. [Online]. Available: https://www.mdpi.com/1420-3049/29/10/2257.