Особенности электрохимического извлечения иттрия(III) из водных электролитических растворов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИТТРИЯ(Ш) ИЗ ВОДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ

РАСТВОРОВ

Бажанова А.И.1, Хасанов Ф.Ф.2, Сладь Н.А.3, Кабиров Р.Р.4

1Бажанова Анна Игоревна - магистрант, кафедра физической и коллоидной химии, факультет химии и технологии полимеров в медицине и косметике;

2Хасанов Фаррух Фархадович - магистрант, кафедра пищевой биотехнологии, факультет пищевой инженерии;

3Сладь Наталья Андреевна - студент, кафедра технологии синтетического каучука, факультет технологии и переработки каучуков и эластомеров; 4Кабиров Радимир Рафаэлевич - студент, кафедра «химическая технология высокомолекулярных соединений», факультет энергонасыщенных материалов и изделий; Казанский национальный исследовательский технологический университет,

г. Казань

Аннотация: в работе исследован процесс электрохимической флотации труднорастворимых соединений иттрия(Ш) из водных систем с электролитической добавкой, при концентрации фоновой добавки в 1 г/ли У3+=100мг/л, подобрано оптимальное значение рН среды, при заданном составе раствора. Установлено, что процесс электрофлотации протекает эффективно, степень извлечения выше 95% за 10 минут обработки. Использован лабораторный непроточный флотатор периодического действия.

УДК 544.6

Иттрий является металлом, обладающим рядом уникальных свойств, и эти свойства в значительной степени определяют очень широкое применение его в промышленности сегодня и, вероятно, ещё более широкое применение в будущем. Предел прочности на разрыв для нелегированного чистого иттрия — около 300 МПа (30 кг/мм2), что сравнимо со сталью, при вдвое меньшей плотности. Очень важным качеством как металлического иттрия, так и ряда его сплавов является то обстоятельство, что, будучи активным химически, иттрий при нагревании на воздухе покрывается плёнкой оксида и нитрида, предохраняющих его от дальнейшего окисления до 1000 °С. Поэтому этот металл активно используется в производстве огнеупорной продукции для химической технологии, а также для термоэлектрогенераторов с повышенным КПД и в других наукоёмких продуктах.

В данной работе исследована возможность электрофлотационного извлечения иттрия из модельных систем с разными составами.

Электрохимическая флотация труднорастворимых соединений иттрия(Ш) осуществлялась на модельных растворах, из нитратных, сульфатных, хлоридных и карбонатных систем, с концентрацией фонового электролита 1 г/л и е(У3+) - 100 мг/л.

Исследования по извлечению проводили при комнатной температуре (20±2 0С) в стеклянном непроточном электрофлотаторе объёмом 500 мл. с площадью поперечного сечения аппарата 10 см2 и с электродным блоком, включающим пластинчатый оксидный рутениево - титановый анод (ОРТА) и катод в виде сетки из нержавеющей стали при значении объемной плотности тока - 0,4 А/л. Параметры и концентрации реагентов определены с учётом прошлых исследований[1].

Концентрацию иттрия (Сисх и Сост) определяли на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой ЮАР RQ.

Эффективность процесса извлечения малорастворимых соединений У3+ из раствора оценивали по степени извлечения а (%)

/Сисх — Сост\

а = --- * 100%

V Сисх )

Было исследовано, что максимальная степень извлечения достигается при рН=7 для растворов с каждым из фонов (карбонатный, сульфатный, нитратный, хлоридный). Время снятия проб - 10 минут. Зависимость степени извлечения иттрия от рН среды показана в таблице 1.

Таблица 1. Влияние рН среды на эффективность извлечения труднорастворимых соединений

иттрия

рН а , %

Хлоридный фон Сульфатный фон Карбонатный фон Нитратный фон

6 46 12 28 11

7 93 90 44 95

8 92 62 30 94

9 92 18 32 30

10 81 88 41 76

11 83 90 44 89

Таблица 1. Со (У3+) = 100 мг/л, С (фона) = 1 г/л, IV = 0,4 А/л;

Визуально, при различных фонах в процессе электрофлотационного извлечения У3+, наблюдается образование пенного слоя (флотоконцентрата) бело-серебристого цвета. Во всех случаях при рН=7 и рН=8 пенный слой плотный, большой толщины. При рН=6 и рН=9 пенный слой либо не наблюдается, либо разрушается в процессе эксперимента. Для предотвращения этого явления рекомендуется использовать поверхностно-активные вещества. Выводы

Эксперименты подтверждают целесообразность применения ЭФ как метода извлечения труднорастворимых соединений иттрия(Ш). Технология позволяет управлять процессом извлечения, корректируя основные параметры процесса: плотность тока, состав системы (добавление ПАВ), рН среды. При правильном подборе параметров степень извлечения(а) имеет значение в 95%.

Список литературы

1. Темников С.Р., Крайнее Д.А., Кабиров Р.Р., Сладь Н.А., Бажанова А.И. «Извлечения труднорастворимых соединений никеля(11) из водных растворов нитратов электрофлотационным методом» // Научные исследования. № 5 (24), 2018.