Научная статья на тему 'Кинетика сорбции рения слабоосновными ионитами из сернокислых растворов'

Кинетика сорбции рения слабоосновными ионитами из сернокислых растворов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
260
120
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СОРБЦИЯ / РЕНИЙ / СЛАБООСНОВНЫЕ ИОНИТЫ / СЕРНОКИСЛЫЕ РАСТВОРЫ / КАЖУЩАЯСЯ ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ / ЭФФЕКТИВНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ДИФФУЗИИ SORPTION / RHENIUM / WEAK-BASE ION EXCHANGERS / SULFURIC ACID SOLUTION / APPARENT ACTIVATION ENERGY / EFFECTIVE DIFFUSION COEFFICIENT

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Моисеенко Василий Александрович, Шиляев Андрей Владимирович

Изучена сорбция рения слабоосновными ионитами из сернокислых минерализованных растворов. Установлено, что иониты Purolite A-170 и 7224 извлекают рений с высокими коэффициентами распределения. Получены интегральные кинетические кривые сорбции и рассчитаны эффективные коэффициенты диффузии рения, имеющие порядок 10 -12 м 2/с. Кажущиеся энергии активации сорбции рения этими ионитами в температурном интервале 20-60 оС составили (15,5±3,1) и (30±6) кДж/моль, соответственно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Моисеенко Василий Александрович, Шиляев Андрей Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

KINETIC OF RHENIUM SORPTION BY WEAK-BASE ION EXCHANGERS FROM SULFURIC ACID SOLUTIONS

Rhenium sorption from sulfuric acid mineralized solutions by weak-base ion exchangers was investigated. It was found that the high distribution coefficients in the sorption of rhenium by resins Purolite A-170 and 7224 are observed. The integrated kinetic curves of sorption were obtained and the effective diffusion coefficients of rhenium (of the order of 10 -12 m 2/s) were calculated. The apparent activation energy for sorption of rhenium by these ion exchangers in the temperature range 20-60 ° C were (15,5 ± 3,1) and (30 ± 6) kJ/mol, respectively.

Текст научной работы на тему «Кинетика сорбции рения слабоосновными ионитами из сернокислых растворов»

УДК 669.843

В. А. Моисеенко, А. В. Шиляев

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

КИНЕТИКА СОРБЦИИ РЕНИЯ СЛАБООСНОВНЫМИ ИОНИТАМИ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ

Изучена сорбция рения слабоосновными ионитами из сернокислых минерализованных растворов. Установлено, что иониты Purolite A-170 и 7224 извлекают рений с высокими коэффициентами распределения. Получены интегральные кинетические кривые сорбции и рассчитаны эффективные коэффициенты диффузии рения, имеющие порядок 10-12 м2/с. Кажущиеся энергии активации сорбции рения этими ионитами в температурном интервале 20-60 оС составили (15,5±3,1) и (30±6) кДж/моль, соответственно.

Rhenium sorption from sulfuric acid mineralized solutions by weak-base ion exchangers was investigated. It was found that the high distribution coefficients in the sorption of rhenium by resins Purolite A-170 and 7224 are observed. The integrated kinetic curves of sorption were obtained and the effective diffusion coefficients of rhenium (of the order of 10 "12 m2/s) were calculated. The apparent activation energy for sorption of rhenium by these ion exchangers in the temperature range 20-60 ° C were (15,5 ± 3,1) and (30 ± 6) kJ/mol, respectively.

Рениевое сырье отличается повышенной комплексностью [1]. Источниками попутного извлечения рения в России являются медные и полиметалльные месторождения. По авторской оценке специалистов ИМГРЭ основное количество потенциально извлекаемого рения (около 75 %) содержится в полиметалльных оруденениях Подмосковной, Зауральской и Забайкальской провинций [2]. Рений извлекают из минерального сырья, в основном, гидрометаллургическими методами. Одним из перспективных гидрометаллургических методов извлечения рения из растворов является сорбция на синтетических ионообменных смолах. Этот способ позволяет перерабатывать разбавленные слабо- и сильнокислые минерализованные растворы с небольшим содержанием рения, которые образуются при комплексной переработке медного и полиметалльного сырья [1, 2].

Целью работы является исследование кинетики сорбции рения из сернокислых растворов, моделирующих растворы ренийсодержащей промывной кислоты и растворы подземного выщелачивания полиметалльных руд.

В работе в качестве сорбентов использовали слабоосновные иониты, характеристики которых представлены в табл. 1.

Для приготовления раствора, содержащего рений, использовали раствор перре-ната аммония (NH4ReO4) с концентрацией рения 0,1 г/л. Содержание рения в растворах определяли фотометрическим методом с хлоридом олова(11). Измерения проводили на фотоколориметре КФК-3-1.

Табл. 1. Характеристики используемых сорбентов

Ионит Purolite A-170 АМЭ-1 7224* 7227*

Производитель Purolite Ltd. ОАО ВНИИХТ

Функциональная группа Вторичный амин Амин

Матрица Сшитый полистирол

Структура Макропористая

Удельный объем набухшего ионита, см3/г - 2,7 3,59 3,19

Коэффициент набухания в воде, мл/мл - - 1,04 1,02

Обменная емкость по аминогруппам, мг-экв/г 1,3 2,8 - 3,2 1,94 -

* - опытные образцы

Сорбцию рения осуществляли в статических условиях при комнатной температуре. Для перемешивания использовали аппарат для встряхивания «Экрос» марки 6410 М (160 качаний в 1 мин.).

Сорбцию рения изучали из сернокислых минерализованных растворов следующего состава:

(1) SO42■ - 10 г/л, С1- -1 г/л, Fe3+ - 100 мг/л, Re - 10 мг/л, рН 2;

(2) С1 - - 1 г/л; Fe3+ - 0,5 г/л; Re - 10 мг/л, Н2SO4 - 50 г/л;

Соотношение фаз сорбент : раствор составляло 1 : 1000 (г : мл).

Результаты по сорбции рения слабоосновными ионитами из растворов состава 1 и 2 представлены в табл. 2 и 3, соответственно.

Табл. 2. Сорбция рения слабоосновными ионитами из раствора (1)

Марка сорбента Концентрация рения в растворе после сорбции, мг/л Сорбционная емкость по рению, мг/г Коэффициент распределения Ка, мл/г

РшгоШе А-170 0,7 4,4 6286

АМЭ-1 1,2 3,9 3250

7224 0,7 2,5 3500

7227 0,9 4,3 4778

Табл. 3. Сорбция рения слабоосновными ионитами из раствора (2)

Марка сорбента Концентрация рения в растворе после сорбции, мг/л Сорбционная емкость по рению, мг/г Коэффициент распределения рения Ка, мл/г

РшгоШе А-170 0,4 6,4 14520

АМЭ-1 1,7 5,1 2970

7224 1,3 8,7 6520

7227 1,4 8,6 6350

Как видно из табл. 2 и 3, наибольшими коэффициентами распределения рения при его извлечении из сернокислых растворов обладают сорбенты РшгоШе А-170 и 7224.

Для осуществления сорбционного процесса необходимо знание кинетических характеристик ионитов, особенно при переработке больших объемов разбавленных растворов. В работе были получены интегральные кинетические кривые сорбции рения из раствора (состава 2) ионитами РшгоШе А-170 и 7224, проявившими лучшие показатели при его сорбции в статических условиях. Кинетические кривые имеют традиционную характерную выпуклую форму. С учетом времени полусорбции были определены эффективные коэффициенты диффузии рения по формуле [3]:

Б = 0,03 Я2/ то,5 ,

2

где Б - эффективный коэффициент диффузии рения в сорбенте, м/с; Я - радиус зерна сорбента, м; т0,5 - время полусорбции, с.

Таблица 4. Эффективные коэффициенты диффузии рения в ионитах

Марка сорбента Температура, оС Время полусорбции, с Эффективный коэффициент диффузии, 1012 м2/с

7224 60 1500 9,8±1,9

40 3000 4,9±0,9

20 3600 4,1±0,8

РшгоШе А-170 60 2100 7,0±1,4

40 3000 4,9±0,9

20 6000 2,5±0,5

Эффективные коэффициенты диффузии рения в выбранных ионитах, рассчитанные при различных температурах, представлены в табл. 4, а значения кажущихся энергий активации сорбции рения, полученные по уравнению, подобному уравнению Арре-ниуса [3] - в табл. 5.

Таблица 5. Кажущаяся энергия активации процесса сорбции рения

Марка сорбента Кажущаяся энергия активации, кДж/моль, в интервале температур, оС

20-40 20-60 40-60

7224 6,8±1,4 17,7±3,5 30±6

Purolite A-170 25,7±5,1 20,9±4,2 15,5±3,1

12

Значения эффективных коэффициентов диффузии рения имеют порядок 10-м /с, что может свидетельствовать о протекании сорбции во внешнедифффузионной области. Значения кажущихся энергий активации, рассчитанные для сорбции рения ио-нитом 7224, подтверждают это лишь для сорбции, проводимой при температуре 20-40 оС, при повышении температуры до 60 оС процесс переходит во внутридиффузи-онную область (табл. 5) - значение энергии активации доходит до 30 кДж/моль [3]. Что же касается слабоосновного ионита Purolite A-170, значения кажущихся энергий активации во всем температурном интервале характерны для внутренней диффузии.

Таким образом, слабоосновные азотсодержащие иониты Purolite A-170 и 7224 (опытный), сорбирующие рений из сернокислых минерализованных растворов с высокими коэффициентами распределения, обладают хорошими кинетическими характеристиками в широком температурном диапазоне.

Библиографический список

1. Палант А.А., Трошкина И.Д., Чекмарев А.М. Металлургия рения. М.: Наука. 2007. - 298 с.

2. Кременецкий А.А. Минерально-сырьевая база рения в России: источники сырья и способы их переработки // Рений. Научные исследования, технологические разработки, промышленное применение: Сб. материалов международной научно-практической конференции, Москва, 21-22 марта 2013 г. -М.: ФГУП «Институт «ГИНЦВЕТМЕТ», 2013. 147 с. С. 22.

3. Кокотов Ю.А., Пасечник В.А. Равновесие и кинетика ионного обмена. Л.: Изд-во «Химия». 1970. 336 с.

УДК 546.49-121:54.062

1 2 У.С. Никулина, И.А. Кукин, С.Ю. Гладков , С.В. Чижевская, Н.А. Науменко

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

1 ООО «Экон-МТ», Москва, Россия

2 ОАО «Инженерный центр ядерных контейнеров», Москва, Россия

ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ ФОРМ РТУТИ В СИЛЬНОЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВОГРУНТАХ АНТРОПОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

В работе приведены данные о термообработке ртутьсодержащих образцов почвогрунтов. Установлен комплексный характер загрязнения: наряду с металлической ртутью в образцах почвогрунтов присутствовали ее органические и неорганические соединения. Разработана методика определения ртути в образцах почвогрунтов с высокой концентрацией.

Information about high-thermal treatment of soils' patterns contaminated with mercury is performed. It was found that mercury contamination of soil was of a complex nature: in addition to metallic mercury, its or-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.