CC BY
12
УДК 66.081: 546.633
Пьяе Пьо Аунг, Вацура Ф.Я., Тарганов И.Е., Трошкина И.Д.
ДИНАМИКА СОРБЦИИ СКАНДИЯ ИМПРЕГНАТОМ, СОДЕРЖАЩИМ ДИ-2-ЭТИЛГЕКСИЛФОСФОРНУЮ КИСЛОТУ
Пьяе Пьо Аунг, аспирант кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе; Вацура Федор Ярославович, инженер кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе; Тарганов Игорь Евгеньевич, студент 4 курса кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе; Трошкина Ирина Дмитриевна, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе, e-mail: [email protected];
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Получен импрегнат, содержащий ди-2-этилгексилфосфорную кислоту на носителе - сверхсшитом полистироле (MN-202). При разных скоростях пропускания раствора (0,64 и 1,0 мл/мин) изучены динамические характеристики сорбции скандия этим импрегнатом.
Ключевые слова: сорбция, скандий, импрегнат, ди-2-этилгексилфосфорная кислота, сверхсшитый полистирол, выходные кривые.
DYNAMICS OF SCANDIUM SORPTION AT THE IMPREGNATE CONTAINING DI-2-ETHYLHEXYLPHOSPHORIC ACID
Pyae Phyo Aung, Vatsura F.Y., Targanov I.E., Troshkina I.D.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
Impregnate containing di-2-ethylhexyl phosphoric acid in hypercrosslinked polystyrene (MN-202) was prepared. At different flow rates of the solution (0.64 and 1.0 ml/min), the dynamic characteristics of scandium sorption by this impregnatе were studied.
Key words: sorption, scandium, impregnate, hypercrosslinked polystyrene, di-2-ethylhexyl phosphoric acid, output curves.
Для извлечения скандия, одного из самых рассеянных элементов периодической системы, используемого для получения легких сплавов, применяют гидрометаллургические методы [1].
Учитывая относительно низкие концентрации скандия в промышленных растворах, для его выделения часто используют сорбцию. Среди сорбентов материалы с подвижной фазой экстрагентов, которые сочетают свойства экстрагентов и сорбентов -импрегнаты и твэксы [2] отличает высокая скорость насыщения элементом.
Для оценки характеристик материалов, используемых в промышленной практике, необходимы данные, полученные в динамических условиях проведения сорбции.
Изготовление импрегнатов осуществляют методом пропитывания твердого носителя экстрагентом.
Цель работы - исследование динамических характеристик сорбции скандия из сернокисло-хлоридных растворов импрегнатом, содержащим ди-2-этилгексилфосфорную кислоту.
Образец импрегната с условным названием И-Д2ЭГФК получен в лаборатории стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН.
Для его изготовления навеску сверхсшитого полистирола (ММ-202) пропитывали экстрагентом, растворенном в органическом растворителе. После контактирования полимера с раствором экстрагента сорбент промывали небольшим количеством воды, переносили на фильтр, отжимали и сушили до постоянного веса в вакуум-эксикаторе над фосфорным ангидридом. Полученные образцы взвешивали и по разнице массы импрегната и навески исходного
носителя М№202 определяли содержание экстрагента в импрегнате [3].
Характеристики используемой для
импрегнирования ди-2-этилгексилфосфорной кислоты следующие: молекулярная масса - 322,43, эмпирическая формула - С1бН35Р04, плотность при 20 0С - 0,95-0,99 г/см3 (ТУ 2435-028-82006400-2008).
Структурная формула действующего вещества имеет вид:
с2н5
сн3—сн2—сн—сн2—СН—СН20. уО
/ N
сн3—сн2—сн—сн-—сн—сн2сг он
Фотография образца импрегната И-Д2ЭГФК представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Фотография импрегната И-Д2ЭГФК Основные физико-химические характеристики исследуемого импрегната И-Д2ЭГФК приведены в таблице 1.
Таблица 1. Физико-химические характеристики импрегнатов на основе сверхсшитого полистирола
Импрегнат Соде экстр имп ржание агента в регнате Размер гранул импрегната, мм
г/г ммоль/г
И-Д2ЭГФК 0,233 0,724 0,3-0,9
Сорбцию скандия импрегнатом И-Д2ЭГФК проводили в динамических условиях при разных скоростях пропускания раствора в колонке диаметром 8,0 мм и высотой слоя импрегната 64 мм. Раствор имел следующий состав: концентрация скандия - 20 мг/л, сульфат-иона - 30 г/л, хлорид-иона - 1 г/л, рН 3.
Отбор проб раствора производили с использованием универсального коллектора фракций марки Eldex R ^-200) (США).
Раствор анализировали на содержание скандия фотометрическим методом [4]. Измерения проводили на фотоэлектроколориметре КФК-3-01.
Выходные кривые сорбции скандия импрегнатом И-Д2ЭГФК в координатах "концентрация скандия С - объем пропущенного раствора V" при различной скорости пропускания представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Выходные кривые сорбции скандия из модельного раствора импрегнатом И-Д2ЭГФК при скоростях пропускания раствора: ♦ - 0,64 мл/мин, ■ - 1 мл/мин
Выходные кривые сорбции скандия из модельного раствора импрегнатом на основе сверхсшитого полистирола в координатах "С/С0 -количество удельных объемов", где Со -концентрация скандия в исходном растворе, при различной скорости пропускания представлены на рисунке 3.
1.2
0 100 200 300 400
Количество удельных объемов
Рис. 3. Выходные кривые сорбции скандия из модельного
раствора импрегнатом на основе сверхсшитого полистирола при скорости пропускания: ♦ - 0,64 мл/мин, ■ - 1 мл/мин
В таблице 2 приведены расчетные данные по динамическим характеристикам сорбции
импрегнатом И-Д2ЭГФК при различных скоростях пропускания раствора.
Таблица 2. Сорбционные динамические характеристики И-Д2ЭГФК при различных скоростях пропускания раствора. Условия: температура - комнатная (22-25 °С)
Скорость пропуска ния раствора, мл/мин Емкость импрегната до проскока, мг/г ПДОЕ Количество удельных объемов раствора до полного насыщения импрегната
мг/г мг/с м3
0,64 1,42 14,2 5,7 339
1 1,55 10,3 4,2 296
По данным интегральных динамических кривых сорбции скандия импрегнатом И-Д2ЭГФК рассчитаны значения его полной динамической обменной емкости в выбранных условиях, увеличивающиеся при уменьшении скорости пропускания. Число удельных объемов раствора, пропущенных до установления равновесия, составляет 339 и 296 при скорости 0,64 и 1,0 мл/мин, соответственно.
Полученные данные по динамике сорбции скандия из растворов, моделирующих сернокислые растворы подземного выщелачивания
нетрадиционного полиметалльного сырья, могут свидетельствовать о возможности извлечения скандия из его разбавленных растворов выбранного состава.
Авторы выражают благодарность
сотрудникам лаборатории стереохимии сорбционных процессов Института
элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН зав. лаборатории Даванкову В.А., в.н.с. Цюрупа М.П., с.н.с. Давидовичу Ю.А. за помощь в получении образцов импрегната.
Список литературы
1. Коршунов Б.Г., Резник А.М., Семенов С.А. Скандий. - М.: Металлургия, 1987. - 184 с.
2. Korovin V., Pogorelov Yu. Comparison of Scandium Recovery Mechanisms by Phosphorus-Containing Sorbents, Solvent Extractants and Extractants Supported on Porous Carrier // Scandium: Compounds, Productions and Applications / Nova Science Publishers Inc., New-York. 2011. P. 77-100.
3. Пьяе Пьо Аунг, Веселова О.А., Трошкина И.Д. Кинетика сорбции скандия импрегнатом, содержащим фосфиноксид // Изв. Вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60, № 8. С. 28-30.
4. Малютина Т.М., Конькова О.В. Аналитический контроль в металлургии цветных и редких металлов. - М.: Металлургия, 1988. - 240 с.
