Extraction of Yttrium and Europium with Fatty Acids as Extractants

Recently, an amount of waste electronic devices such as LED and trichromatic fluorescent lamp has increased with the development of electronic industry. Reportedly, rare earth metals such as yttrium and europium have been discovered in the waste electronic devices. In order to improve the selectivity of yttrium and europium, the effects of the following factors on recovery experiment have been considered : i) fatty acids with various alkyl chain lengths, ii) the concentration of extractant, and iii) pH. The results show that the extraction efficiencies decrease at the same pH with decreasing the concentration of extractant and so $pH_{0.5}$ (That value of pH in an aqueous phase at which the distribution ratio is unity at equilibrium: 50% of the solute is extracted (E = 0.5) only when the phase ratio is unity.) moves into higher pH. The highest selectivity of yttrium and europium was obtained with tetradecanoic acid as extractant. The extraction mechanism of yttrium and europium was varied with the change of concentration of the tetradecanoic acid. $MR_3$single-species was formed from the yttrium and europium ion in the extractant concentration less than 0.1 M. On the other hand, the yttrium or europium ion is solvated with three molecules of tetradecanoic acid monomer like $MR_3{\cdot}$ 3RH in the extractant concentration more than 0.1 M.

지방산계 추출제에 의한 이트륨과 유로피움의 분리

최근 들어 전자산업의 발전과 함께 LED, 삼파장 형광등 등의 폐전기전자 제품들이 증가하고 있고, 이트륨 및 유로피움과 같은 희토류 금속이 이러한 폐전기전자 제품에서 발견되고 있다. 이에 이트륨과 유로피움의 분리회수를 위하여 탄소사슬 길이가 다른 지방산인 versatic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid 및 hexadecanoic acid를 추출제로 사용하여 추출제의 농도변화 및 수용액의 pH 변화 등의 조건으로 용매추출실험을 행하였다. 실험결과에 의하면 이트륨과 유로피움의 추출 시 농도가 낮을수록 동일 pH에서 추출률이 저하되고 이에 따라 추출성분의 50%가 유기상으로 추출되는 pH ($pH_{0.5}$)는 높은 pH쪽으로 이동하고 tetradecanoic acid를 추출제로 사용했을 때 이트륨과 유로피움의 분리능이 가장 높았다. tetradecanoic acid에 의한 이트륨과 유로피움의 추출기구는 추출제의 농도에 따라 변하고 있다. 즉 추출제의 농도가 0.1 M 이하일 때는 용매화가 없는 단일화학종 $MR_3$로 추출되고, 0.1 M 이상일 때는 3개의 유기산 단위체가 용매화된 화학종 $MR_3{\cdot}$ 3RH로 추출된다.