Separation of praseodymium(III) from aqueous solutions by nanofiltration

Abstract

The increased demand for rare earth elements in commercial products is increasing their production, which in turn increases public exposure to rare earth elements. The objective of the present work is to study the separation of praseodymium from aqueous solutions by a commercial nanofiltration membrane (NF-300) at various operating conditions. The permeate and feed samples were analysed with inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICPAES) to find praseodymium [Pr(III)] concentration. The results indicated that the separation of Pr(III) ions increased with increase in applied pressure (2–10 bar) and cross flowrate (4–16 L min^?1); and decreased with increase in feed concentration (10 mg L^?1 PrCl₃ – 100 mg L^?1 PrCl₃). The highest observed separation of the Pr(III) was found to be 89·07 and 84·20% for an initial feed concentration of 10 and 100 mg L^?1 PrCl₃ respectively. It was also observed that separation of Pr(III) increases to 99·28 and 99·30% in complexation step by using ethylene diamine tetra aceticacid (EDTA) and diethylene triamine penta aceticacid (DTPA) respectively, as the chelating agent has generally influenced by pH (2 –10).

La demande accrue d’éléments de terres rares dans les produits commerciaux augmente leur production, ce qui, à son tour, augmente l’exposition du public aux éléments de terres rares. Le but de ce travail est d’étudier la séparation du praséodyme à partir de solutions aqueuses au moyen d’une membrane commerciale de nanofiltration (NF-300) sous diverses conditions d’utilisation. On a analysé les échantillons de perméat et d’apport au moyen de la spectroscopie d’émission atomique avec plasma induit par haute fréquence (ICPAES) afin de déterminer la concentration du praséodyme [Pr(111)]. Les résultats indiquaient que la séparation d’ions de Pr(111) augmentait avec une augmentation de la pression appliquée (2–10 bar) et de la vitesse de l’écoulement transversal (4–16 L min^?1) et diminuait avec une augmentation de la concentration de l’apport (10 mg L^?1 PrCl₃ – 100 mg L^?1 PrCl₃). On a trouvé que la valeur la plus élevée de séparation observée pour le Pr(111) était de 89·07 ou de 84·20% pour une concentration initiale de l’apport de 10 ou de 100 mg L^?1 de PrCl₃, respectivement. On a également observé que la séparation du Pr(111) augmentait jusqu’à 99·28 ou 99·30% dans une étape de complexation en utilisant de l’acide éthylènediaminetétracétique (EDTA) ou de l’acide diéthylènetriamino-pentaacétique (DTPA), respectivement, comme agent chélateur, influencé généralement par le pH (2–10).