Estudio del comportamiento electroquímico de itrio en líquidos iónicos apróticos y su comparación con otros elementos de las tierras raras

• Autores: Mónica Lizbeth Razo Negrete
• Directores de la Tesis: Raúl Ortega Borges (dir. tes.)
• Lectura: En la Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica ( México ) en 2019
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: cideteq.repositorioinstitucional.mx
• Resumen
  • español

    Los procesos electroquímicos han sido ampliamente aplicados en la separación y recuperación de elementos de las tierras raras. Si bien dichos procesos son llevados a cabo comúnmente en solventes orgánicos y sales fundidas, sus complicaciones técnicas y de seguridad han generado la búsqueda de nuevos solventes de sustitución para el estudio de los elementos de las tierras raras. Los líquidos iónicos han demostrado ser medios de reacción adecuados para la separación y recuperación de elementos de las tierras raras mediante vía electroquímica. Sin embargo, la mayoría de los estudios se han enfocado en los elementos pertenecientes al grupo lantánido, principalmente a elementos como La, Sm y Nd. No obstante, los elementos no lantánidos de dicha agrupación son también de alto interés tecnológico. Específicamente el itrio (Y) es catalogado, junto a otros elementos, como material crítico, debido a su importancia industrial y a las complicaciones de su suministro a nivel mundial. La falta de estudios enfocados al itrio, así como su alta importancia para el desarrollo industrial, generan un área de oportunidad para el estudio electroquímico del itrio en líquidos iónicos. En el presente proyecto de tesis se estudia el comportamiento electroquímico del itrio en líquidos iónicos apróticos. Sabiendo que las propiedades fisicoquímicas de los líquidos iónicos se basan en la combinación de anión-catión que los constituyen, se estudiaron tres diferentes líquidos iónicos. Entre éstos se combinan los aniones bi(trifluorometilsulfonil)imida (TFSI-) y dicianamida (DCA-) y los cationes 1-butil-1-metilpirrolidinio (BMPyr+) y 1-butil-3-metil-imidazolio (BMIm+). De esta manera se busca la identificación del líquido iónico que, con base en sus propiedades fisicoquímicas, favorezca el adecuado comportamiento electroquímico del itrio. Asimismo, se evaluaron otros elementos de las tierras raras, pertenecientes al grupo lantánido, en sistemas análogos a los de itrio. Esto con la finalidad de realizar la comparación de las respuestas electroquímicas obtenidas. Los resultados permitieron conocer el comportamiento electroquímico de los diferentes elementos estudiados. Con ello fue posible determinar las diferencias en las condiciones en las que es posible su transformación electroquímica. En resumen, los resultados permitieron generar conocimiento básico acerca de la electroquímica de las tierras raras en los líquidos iónicos mencionados. Además, sirven como base para el desarrollo e implementación de procesos viables que permitan, al igual que en el caso de los elementos lantánidos, la separación y recuperación de itrio por vía electroquímica.

  • English

    Electrochemical processes have been broadly employed in the separation and recovery of rare earth elements. Although these processes are commonly carried out in organic solvents and molten salts, their technical and safety complications have generated the search for new substitution solvents for the study of rare earth elements. Ionic liquids have proved to be suitable reaction media for the separation and recovery of rare earths by electrochemistry. However, most of the studies have focused on elements of the lanthanide group, like La, Sm and Nd, mainly. Nevertheless, the non-lanthanide elements of the rare earths are also of high technological interest. Specifically, yttrium (Y) is cataloged, along with other elements, as a critical material, due to its industrial importance and the complications of its supply worldwide. The lack of studies focused on yttrium, as well as its high importance for industrial development, generate an opportunity area for the electrochemical study of yttrium in ionic liquids. In this thesis project, the electrochemical behavior of yttrium is studied in aprotic ionic liquids. Knowing that the physicochemical properties of ionic liquids depend on the combination of anion-cation that constitute them, three different ionic liquids were studied. Among these, bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI-) and dicyanamide (DCA-) anions, and 1-butyl-1-methyl-pyrrolidinium (BMPyr+) and 1-butyl-3-methylimidazolium (BMIm+) cations are combined. In this way, the identification of the ionic liquid which, based on its physicochemical properties, favors the suitable electrochemical behavior of yttrium is sought. Likewise, other elements of the rare earths, belonging to the lanthanide group, were evaluated in systems analogous to those of yttrium. This in order to perform the comparison of the electrochemical responses obtained. The results allowed knowing the electrochemical behavior of the different elements studied. With this it was possible to determine the differences in the conditions in which its electrochemical transformation is possible. In summary, the results allowed generating basic knowledge about the electrochemistry of the rare earths in the aforementioned ionic liquids. In addition, they serve as the basis for the development and implementation of viable processes that allow, as in the case of lanthanide elements, the separation and recovery of yttrium by electrochemistry.