A study on the separation and determination of the rare earth Elements by the AG® 50W-X8 cation exchange resin

AG® 50W-X8 양이온교환수지를 이용한 희토류원소의 분리와 분석에 관한 연구

  • Lee, Jung Sook (Department of Chemistry and Advanced Materials, Kyung Hee University) ;
  • Choi, Beom Suk (Department of Chemistry and Advanced Materials, Kyung Hee University)
  • 이정숙 (경희대학교 환경.응용화학대학 화학 및 신소재과학 전공) ;
  • 최범석 (경희대학교 환경.응용화학대학 화학 및 신소재과학 전공)
  • Received : 2008.05.20
  • Accepted : 2008.06.24
  • Published : 2008.08.25

Abstract

Methods to separate 14 rare earth elements (REEs) and yttrium by the $AG^{(R)}$ 50W-X8 cation exchange resin, and to determine REEs by inductively coupled plasma atomic emission spectrophotometry (ICP-AES) were described. Ion exchange capacities of REEs on the resin were so high that the REEs were quantitatively ion exchanged under the flow rate of 0.3~1.0 mL/min at pH 1~6. The breakthrough capacity curve of the REEs showed that ion exchange capacities of light REEs (Cerium group) were greater than that of the heavy REEs (Yttrium group). When $200{\mu}g$ of each REEs was ion exchanged on 100 mg of resin, most of the heavy REEs were quantitatively desorbed with 10 mL of 2.0 M of $HNO_3$, while most of the light REEs with 30 mL. The method was applied to the monazite sample. The REEs could be separated from matrix, since ion exchange capacities of matrix ions of Ca, Ti, Mg, Mn were much lower than that of the REEs. However the relative standard deviations of the analytical results by the present method were not improved, as high as 1~5%.

$AG^{(R)}$ 50W-X8 양이온교환수지를 이용하여 14종의 희토류원소와 Y를분리하고, 유도결합플라스마 원자방출분광법(ICP-AES)으로 분석하는 방법에 대해 연구하였다. 수지에 대한 희토류원소의 이온교환용량은 매우 커 pH 1~6 범위와 0.3~1.0mL/min의 흐름속도에서 희토류원소는 모두 정량적으로 이온교환 되었다. 희토류원소의 돌파점 용량 곡선은 경희토류원소(Cerium 그릅)의 이온교환능력이 중희토류원소(Yttrium 그릅) 보다 큰 것을 보여주었다. 100mg의 이온교환수지에 각각 $200{\mu}g$의 희토류원소들이 이온교환 되어있을 때 대부분의 중희토류원소는 2.0M의 질산 10 mL로, 경희토류원소는 30mL로 정량적으로 탈착시킬 수 있었다. 본 방법으로 모나자이트 중에 희토류원소를 분석하였다. 모나자이트 중에 공존하는 Ti, Mn, Mg, Ca 등의 원소는 상대적으로 희토류원소 보다 이온교환 능력이 낮아, 매트릭스 원소로 부터 희토류원소의 분리가 가능하였다. 그러나 본 방법에서 분석 결과의 상대표준편차는 1~5%로 향상되지 않았다.

Keywords

References

  1. R. A. Gil, S, Cerutti, J. A. Gasquez, R. A. Olsina and L. D. Martinez, Spectrochim. Acta, part B, 60(4), 531- 535(2005) https://doi.org/10.1016/j.sab.2005.02.008
  2. K. Tang, Z. Xu and J. Wang, Spectrochim. Acta, part B, 60(12), 1580-1585(2005) https://doi.org/10.1016/j.sab.2005.10.005
  3. A. N. Turanov, V. K. Karandashev and V. E. Bauri, Solvent Extraction and Ion Exchange, 17(6), 1423- 1444(1999). https://doi.org/10.1080/07366299908934656
  4. M. R. Yaftion and M. Burgadi, Solvent Extraction and Ion Exchange, 16(5), 1131-1149(1998) https://doi.org/10.1080/07360299808934572
  5. K. Takeda, M. Akiyama, F. Kawakami and M. Sakai, Bull. Chem. Soc. Japan, 59(7), 2225-2232(1986). https://doi.org/10.1246/bcsj.59.2225
  6. T. Yabatani, S. Ji, F. Nouri, H. Sawatari, A. Itoh, K. Chiba and H. Haraguchi, Bull. Chem. Soc. Japan, 72(10), 2253-2260(1999) https://doi.org/10.1246/bcsj.72.2253
  7. H. Sawatari, T. Toda, T. Saizuka, C. Kimata, A. Itoh and H. Haraguchi, Bull. Chem. Soc. Japan, 68(11), 3065-3070(1995) https://doi.org/10.1246/bcsj.68.3065
  8. J. G. Crock and F. E. Lichte, Anal. Chem., 54(8), 1329- 1332(1982) https://doi.org/10.1021/ac00245a018
  9. Y. Inoue, H. Kumagai, Y. Shimoumura, T. Yokoyama and T. M. Susuki, Anal. Chem., 68(9), 1517-1520 (1996) https://doi.org/10.1021/ac950783k
  10. K. Kawabata, Y. Kishi, O. Kawaguchi, Y. Watanabe and Y. Inoue, Anal. Chem., 63(19), 2137-2140(1991) https://doi.org/10.1021/ac00019a013
  11. J. N. Walsh, F. Buckley, and J. Bakker, J. Chemical Geology, 33(2), 141-153(1981) https://doi.org/10.1016/0009-2541(81)90091-7
  12. Y. M. Kim and Y. C. Park, Anal. Sci. & Tech., 2(1), 87- 107(1989)
  13. B. S. Choi, S. T. Kim, Y. M. Kim and C. W. Lee, J. of Kor. Chem. Soc., 29(4), 382-389(1985)
  14. A. Masuda, N. Nakamura and T. Tanaka, Geochim. Cosmochim. Acta, 37(2), 239-248(1973) https://doi.org/10.1016/0016-7037(73)90131-2
  15. Y. Y. Yoon, Y. I. Kwon, S. Y. Cho and K. Y. Lee, Anal. Sci. & Tech., 20(6), 468-473(2007)