Index of /rozprawy2/11641

Analiza transportu jonów metali ziem rzadkich w niejednorodnym polu

magnetycznym

Metale ziem rzadkich (MZR) zaliczane są do grupy materiałów krytycznych. Znajdują one szerokie zastosowanie w nowych technologiach. Podejmowane są prace związane z intensyfikacją obecnie stosowanych procesów produkcji, w szczególności separacji. Jednym z potencjalnych sposobów jest wykorzystanie pola magnetycznego ze względu na różnice we właściwościach magnetycznych jonów MZR. W niniejszej pracy dokonano analizy transportu jonów wybranych metali ziem rzadkich w roztworach wodnych pod wpływem niejednorodnego pola magnetycznego. Jest to pierwszy krok w oszacowaniu potencjału stosowania pola magnetycznego. W pracach eksperymentalnych została podjęta analiza w roztworach znajdujących się w stanie statycznym i dynamicznym. Mierzono lokalną zmianę stężenia wybranych metali ziem rzadkich w objętości roztworu w obszarze największego pola magnetycznego w zależności od czasu, konfiguracji pola magnetycznego oraz właściwości magnetycznych jonów. Do analizy transportu w roztworze w stanie dynamicznym wykorzystano zestaw cel mikroprzepływowych. Cechą charakterystyczną cel jest gradientowe pole magnetyczne uzyskane na przekroju poprzecznym kanału, które generuje transport jonów paramagnetycznych. Po przepłynięciu roztworu przez celę jest on rozdzielany na frakcje o różnych stężeniach. Dokonano analizy wpływu geometrii kanału, natężenia zewnętrznego pola magnetycznego, temperatury i stężenia początkowego roztworu na różnice stężeń w uzyskanych frakcjach. Symulacje obliczeniowe oraz prace eksperymentalne pozwoliły na określenie możliwości transportu jonów MZR pod wpływem niejednorodnego pola magnetycznego.

Rare earth elements (REE) are classified as critical materials. They are widely used in new technologies. Research works are undertaken to intensify currently used production processes, in particular separation. One of potential ways is to use a magnetic field due to differences in the magnetic properties of REE ions. In this work, an analysis of ions transport of selected rare earth metals in aqueous solutions under the influence of inhomogeneous magnetic field has been carried out. This is the first step in estimating the potential application of magnetic field. In experimental works, an analysis in solutions in static and dynamic states was made. The local change of the concentration of selected rare earths in the solution volume in the area of the largest magnetic field was measured depending on the time, magnetic field configuration and magnetic properties of ions. A set of microfluidic cells was used to analyze transport in solution in dynamic state. A characteristic feature of the cells is the gradient magnetic field obtained on the channel cross-section, which generates the transport of paramagnetic ions. After the solution flows through the cell, it is separated into fractions of different concentrations. The influence of channel geometry, external magnetic field strength, temperature and initial solution concentration on the concentration differences in the obtained fractions was analyzed. Computational simulations and experimental work allowed to determine the possibility of REE ions transport under the influence of inhomogeneous magnetic field.