Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ НОРМЫ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА ЖЕЛЕЗА НА ЕГО СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ СЕРЕБРА, ИНДИЯ И ГАЛЛИЯ'

ВЛИЯНИЕ НОРМЫ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА ЖЕЛЕЗА НА ЕГО СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ СЕРЕБРА, ИНДИЯ И ГАЛЛИЯ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
32
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СОРБЦИЯ / ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТ ЖЕЛЕЗА / КАТИОНЫ / СТЕПЕНЬ СОРБЦИИ / НОРМА СОРБЕНТА / КОТРЕЛЬНОЕ "МОЛОКО"

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Агатаева А.А., Джусипбеков У.Ж., Чернякова Р.М., Кайынбаева Р.А., Кожабекова Н.Н.

Переработка фосфоритов на элементный фосфор сопровождается образованием отхода - котрельного «молока», в котором присутствуют индий, галлий, серебро. Данный отход можно рассматривать в качестве дешевого сырьевого получения редких и благородных металлов. В научной литературе имеются данные о сорбционной способности гексацианоферраты железа, обладающего кристаллической решеткой с диаметром каналов от 3.0 до 3.5Å. Исследование процесса сорбции в модельной системе «Fe4[Fe(CN)6]3∙10Н2О - Ag+- In3+- Ga3+ - Н2О» в зависимости от нормы гексацианоферрата железа (сорбента). Исходную концентрацию ионов серебра, индия и галлия и их остаточное содержание в растворах определяли на атомноабсорбционном спектрофотометре «PerkinElmer Analyst 400» (США). Микроструктуру исходного гексацианоферрата железа и гексацианоферрата железа, после сорбции исследовали на СЭМ «CarlZeissFESEM» и JEOL марки «JXA-8230»(Япония). При соотношении к Т:Ж равным 1,75-2,5:100 степень сорбции Ag+ гексацианоферратом железа составляет 99,5 и 99,8 %. Наиболее высокую степень сорбции (96.75%) ионов In3+ можно получить сорбентом массой 3 г на 100 г раствора при 60 °С. Высокая степень сорбции катионов Ga3+ достигается при низком (0.5:100 масс. ч.) и высоком (3:100 масс. ч.) расходе гексацианоферрата железа. Выявлено, что гексацианоферрат железа проявляет сорбционные свойства одновременно по отношению к моно - и трехвалентным металлам, и установлены основные закономерности их сорбции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Агатаева А.А., Джусипбеков У.Ж., Чернякова Р.М., Кайынбаева Р.А., Кожабекова Н.Н.

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

INFLUENCE OF THE RATE OF IRON HEXATIANOFERRATE ON ITS SORPTION ABILITY IN RELATION TO SILVER, INDIUM AND GALLIUM CATIONS

The processing of phosphorites into elemental phosphorus is accompanied by the formation of waste - cotrile "milk", in which indium, gallium, and silver are present. This waste can be considered as a cheap raw material for the production of rare and precious metals. In the scientific literature there are data on the sorption capacity of hexacyanoferrates of iron, which has a crystal lattice with a channel diameter from 3.0 to 3.5Å. Investigation of the sorption process in the model system "Fe4[Fe(CN)6]3·10H2O - Ag+- In3+- Ga3+ - H2O" depending on the norm of iron hexacyanoferrate (sorbent). The initial concentration of silver, indium and gallium ions and their residual content in solutions were determined using the atomic absorption spectrophotometer "PerkinElmer Analyst 400" (USA). The microstructure of the initial iron hexacyanoferrate and iron hexacyanoferrate, after sorption, was studied on the CarlZeissFESEM and JEOL brand "JXA-8230" (Japan). With a ratio to T:W equal to 1.75-2.5:100, the degree of sorption of Ag+ with iron hexacyanoferrate is 99.5 and 99.8 %. The highest degree of sorption (96.75%) of In3+ ions can be obtained with a sorbent weighing 3 g per 100 g of solution at 60oC. A high degree of sorption of Ga3+ cations is achieved at low (0.5:100 wt. h.) and high (3:100 wt. h.) consumption of iron hexacyanoferrate. It was revealed that iron hexacyanoferrate exhibits sorption properties simultaneously with respect to mono - and trivalent metals, and the basic laws of their sorption were established.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ НОРМЫ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА ЖЕЛЕЗА НА ЕГО СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ СЕРЕБРА, ИНДИЯ И ГАЛЛИЯ»

Chemical Journal of Kazakhstan

ISSN 1813-1107, е^К 2710-1185 https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.45

Volume 4, Number 76 (2021), 5 - 14

УДК 541.183 + 66.081

ВЛИЯНИЕ НОРМЫ ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТА ЖЕЛЕЗА НА ЕГО СОРБЦИОННУЮ СПОСОБНОСТЬ ПО ОТНОШЕНИЮ К КАТИОНАМ СЕРЕБРА, ИНДИЯ И ГАЛЛИЯ

А.А. Агатаева , У.Ж. Джусипбеков, Р.М. Чернякова, Р.А. Кайынбаева, Н.Н. Кожабекова, А.М. Набиева

АО «Институт химических наук имени А.Б. Бектурова», Алматы, Казахстан E-mail: aktolkynabduali@gmail. com

Резюме: Переработка фосфоритов на элементный фосфор сопровождается образованием отхода - котрельного «молока», в котором присутствуют индий, галлий, серебро. Данный отход можно рассматривать в качестве дешевого сырьевого получения редких и благородных металлов. В научной литературе имеются данные о сорбционной способности гексацианоферраты железа, обладающего кристаллической решеткой с диаметром каналов от 3.0 до 3.5Ä. Исследование процесса сорбции в модельной системе «Fe4 [Fe(CN)6] 3 • 1ОН2О - Ag+- In3+- Ga3+ -Н2О» в зависимости от нормы гексацианоферрата железа (сорбента). Исходную концентрацию ионов серебра, индия и галлия и их остаточное содержание в растворах определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре «PerkinElmer Analyst 400» (США). Микроструктуру исходного гексацианоферрата железа и гексацианоферрата железа, после сорбции исследовали на СЭМ «CarlZeissFESEM» и JEOL марки «ЖА-8230»(Япония). При соотношении к Т:Ж равным 1,75-2,5:100 степень сорбции Ag+ гексацианоферратом железа составляет 99,5 и 99,8 %. Наиболее высокую степень сорбции (96.75%) ионов In3+ можно получить сорбентом массой 3 г на 100 г раствора при 60 °С. Высокая степень сорбции катионов Ga3+ достигается при низком (0.5:100 масс. ч.) и высоком (3:100 масс. ч.) расходе гексацианоферрата железа. Выявлено, что гексацианоферрат железа проявляет сорб-ционные свойства одновременно по отношению к моно- и трехвалентным металлам, и установлены основные закономерности их сорбции.

Ключевые слова: сорбция, гексацианоферрат железа, катионы, степень сорбции, норма сорбента, котрельное «молоко».

Citation: Âgatayeva Â.Â., Jussipbekov U.Zh., Chernyakova R.М., Kaiynbayeva R.Â., Kozhabekova N.N., Nabiyeva Â.M. Influence of the rate of iron hexatianoferrate on its sorption ability in relation to silver, indium and gallium cations. Chem. J. Kaz., 2021, 4(76), 5-14. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.51580/2021-1/2710-1185.45

1. Введение

При производстве элементного фосфора в процессе электротермической переработки фосфоритов с предварительной агломерацией фосфатного сырья образуются побочные продукты, значительная часть которых представлена котрельным «молоком» (КМ). КМ наряду с фосфором содержит целый ряд полезных компонентов, в том числе цветные, редкие и благородные металлы (Ag, 1п, Ga и др.). Кроме того в состав КМ входят циансодержащие соединения. Из-за отсутствия технологии по извлечению редких и благородных металлов, а также циансодержащих соединений они безвозвратно теряются. Наличие в КМ таких соединений позволяет рассматривать его как сырье для комплексной переработки с получением серебра, индия, галлия и комплексных соединений, в частности ферроциа-нидов ряда металлов, которые находят самое широкое применение. Среди ферроцианидных соединений выделяются гексацианоферраты железа.

Большинство комплексных солей с анионами ^еп(С№)6]4- и [FeIII(CN)6]3", именуемых ферри-и ферроцианидами металлов, характеризуются ионообменными свойствами. В кислых средах при низком рН проявляют максимальную адсорбционную способность, а при высоком значении рН обладают более низкой степенью адсорбции [1-2]. Они широко используются для очистки жидких отходов и радиоактивно загрязненных сред от катионов цезия и других тяжелых металлов [5-10].

Известно, что железо-цианидные комплексы, иммобилизованные, хотя и в умеренном количестве на различных поверхностях, включая глины, гидроксидов железа и алюминия, органические вещества и даже кварцевый песок, могут сорбировать катионы [11-12].

Гексацианоферрат железа является комплексным соединением с цеоли-товым типом кристаллической структуры, каналы которого характеризуются диаметром не менее 3.0-3.5А [13,14], вследствие чего он способен соосаждать катионы с достаточно большим диаметром, например меди (II) [15], и сорбировать органические вещества [16]. Поскольку ферроцианид железа способен к комплексообразованию, соосаждению и проявляет сорбционные свойства к катионам, то нельзя исключить возможности его применения в качестве сорбента для выделения благородных и редких металлов из жидкой фазы котрельного «молока». При этом гексацианоферрат железа можно получать также из жидкой фазы из КМ [17]. Однако учитывая, что жидкая фаза котрельного «молока» является солевой системой сложного состава, поэтому для исключения влияния примесей, присутствующих в сырье, возникла необходимость исследовать процессы, протекающие при выделении благородных и редких металлов с применением гексацианоферрата железа в качестве сорбента, на модельной системе <^е4^е(С^б]з • 1ОН2О - - 1п3+ - Оа3+ - Н2О».

2. Результаты и обсуждение

Исследование сорбции гексацианоферратом железа катионов Ag+, In3+ и Ga3+ проводили из механически перемешиваемых водных растворов как функции величины массы адсорбента (гексацианоферрата железа), температуры системы и продолжительности эксперимента. Для проведения сорбционных экспериментов использовали гексацианоферрат железа, полученный из жидкой фазы котрельного «молока - отхода производства фосфора из фосфоритов Каратау, по способу [18]. Сорбцию катионов проводили из раствора с постоянной концентрацией катионов Ag+, In3+ и Ga3+ 200 мг/л. Заданную концентрацию катионов создавали введением в раствор расчетного количества солей AgNO3, In(N03)3 3Н2О и Ga(N03)33H20. Массу гексацианоферрата железа (адсорбента) меняли от 0.5 до 3.0 г на 100 г катионсодержащего раствора. Температуру раствора в термостати-руемом реакторе варьировали от 25 до 60 °С. Продолжительность процесса сорбции составляла от 5 до 60 мин.

Кинетику сорбции ионов серебра (I), индия (III) и галлия (III) в их совместном присутствии изучали методом ограниченного объема [19]. Методика исследования системы сводилась к следующему. К заданному количеству раствора (Ж), содержащего одновременно катионы Ag+, In3+ и Ga3+, вводили определенное количество порошка гексацианоферрата железа Fe4[Fe(CN)6]3-10H20 (Т) и проводили сорбцию фиксированное время, затем отбирали аликвотную часть, в которой определяли остаточное содержание всех ионов. Концентрацию сорбируемых катионов Ag+, In3+ и Ga3+ гекса-цианоферратом железа находили по разности между исходным и конечным содержанием извлекаемых иона в растворе. Степень извлечения оценивали по отношению разности концентрации катионов в исходном растворе и в растворе по завершению сорбции к их начальной величине.

Исходную концентрацию ионов серебра, индия и галлия и их остаточное содержание в растворах оценивали по результатам, полученным на атомно-абсорбционном спектрофотометре «PerkinElmer Analyst 400» (США).

Микроструктуру исходного гексацианоферрата железа и гексациано-феррата железа, выделенного из раствора после сорбции ионов, исследовали методом сканирующий электронный микроскопии «CarlZeissFESEM» и JEOL марки «JXA-8230» (Япония).

3. Заключение

Установлено, что гексацианоферрат железа Fe4[Fe(CN)6]310H20 в слабокислой среде рН 4 проявляет сорбционные свойства одновременно по отношению к катионам серебра (I), индия (III) и галлия (III).

Достичь высокой степени сорбции катионов серебра можно за счет уменьшения расхода гексацианоферрата железа или увеличения продолжительности процесса, либо за счет увеличения нормы сорбента и сокращения времени. При одновременной сорбции катионов Ag+, In3+ и Ga3+

гексацианоферрат железа обладает предпочтительной сорбционной способностью по отношению к катионам серебра (I) и галлия (III), степень сорбции которых 99.5 и 99.9% соответственно.

4. Экспериментальная часть

Исследование влияния нормы (массы) гексацианоферрата железа и температуры на его сорбционную способность по отношению к катионам серебра (I), индия (II) и галлия (III) в их совместном присутствии проводили при постоянном времени - 30 минут (рисунок 1).

Анализ полученных данных показал, что на остаточное содержание катионов Ag в растворе оказывает влияние норма гексацианоферрата железа и температура раствора (рисунок 1, а). Сорбционные кривые катионов серебра (I) с увеличением массы сорбента от 0.5 до 2.5 г на 100 г раствора в интервале 25-30 °С снижаются, т.е. остаточное содержание железа в растворе уменьшается, и далее остаются практически без изменения. Наибольшая степень сорбции катионов серебра (99.8%) в указанном интервале температур достигается при норме сорбента 2.5 г на 100 г очищаемого раствора.

Кривые сорбции ионов Ag+ от массы гексацианоферрата в более нагретом растворе (40-60 °С) имеют минимум при нагрузке сорбента 1.75-2.5 г на 100 г раствора (рисунок 1, а). В этом случае повышение нормы гексацианоферрата железа увеличивает концентрацию катионов Ag+ врастворе. Повышение температуры очищаемого раствора приводит к выходу адсорбированных гексацианоферратом железа катионов серебра в раствор, то есть гексацианоферрат железа сначала сорбирует катионы серебра, а затем начинается процесс их десорбции. Процесс десорбции, возможно, обусловлен физической адсорбцией небольшой части сорбированного серебра на ферроцианиде железа, так как степень сорбции серебра в условиях нагрева высокая, а количество десорбировавшихся катионов небольшое. Так, при нагрузке 1.75 г сорбента на 100 г раствора при 50оС степень сорбции равна 99.7%, а при массе сорбента 3 г на 100 г раствора - 99.5%. Выход катионов Ag+ из сорбента в раствор составляет 0.2% от исходного его содержания (0.4 мг/л). Большая часть ионов серебра сорбируется, по-видимому, не на поверхности гексацианоферрата железа, а входит в его структуру (каналы), это позволяет диаметр пор гексацианоферрата железа (3.0-3.5Ä), который значительно больше, чем ионный радиус Ag+ (1.13Ä).

Сорбционные кривые катионов индия (III) в зависимости от массы гексацианоферрата железа во всем исследуемом интервале температур носят практически прямолинейный характер (рисунок 1, б). Однако ход кривых сорбции определяется температурой раствора. С повышением массы гексацианоферрата железа в интервале (25-43)оС концентрация катионов индия (III) в растворе уменьшается. Соответственно степень их сорбции возрастает с (80-86)% до (91.5-97.0)%. В указанных условиях сорбция индия возрастает с ростом массы сорбента.

Рисунок 1 - Влияние нормы гексацианоферрата железа на остаточное содержание катионов Ag+ (а), 1п3+ (б) и галлия (в) в модельной системе «Ее4|Те(С№)6]3 10Н2О - Лg+ - 1п3+- Оа3+- Н2О».

При 50оС расход сорбента практически не влияет на содержание индия в растворе, зависимость выражается прямой линией. А при 60 °С остаточное содержание катионов In3+ находится в прямой зависимости от нормы гексацианоферрата железа. Чем больше масса сорбента, тем выше концентрация катионов индия (III) в растворе. Рост концентрации индия обусловлен их десорбцией из гексацианоферрата железа в раствор. Повышение температуры очищаемого раствора инициирует процесс десорбции ионов In3+. Судя по результатам часть катионов индия сорбируется по типу физической адсорб-

ции, но большая его часть входит в структуру гексацианоферрата железа, что возможно вследствие небольшого размера ионного радиуса In3+ (0.92 Â).

Высокую степень сорбции (92%) ионов In3+ можно получить сорбентом массой 0.5 г при 60°С, а 25°С еще более высокую (96.75%) при норме гексацианоферрата железа 3 г на 100 г раствора. Наименьшая степень сорбции катионов индия (III) достигается при 25°С сорбентом с массой 0.5 г (80%).

На кривых сорбции катионов Ga3+ для всех температур присутствует слабо выраженный максимум при массе сорбента 1.75 г на 100 г раствора (рисунок 1, в). Уменьшение или увеличение массы сорбента снижает концентрацию галлия в растворе и, следовательно, повышает степень его сорбции. Практически одинаковая степень сорбции катионов Ga3+ достигается при низком (0.5:100 масс. ч.) и высоком (3:100 масс. ч.) расходе гексациано-феррата железа.

Рисунок 2 -

Микрофотография исходного гексацианоферрата железа (а) и гексацианоферрата железа, выделенного после сорбции катионов Ag+, In3+ и Ga3+ (б).

а

б

Наибольшая степень сорбции катионов Ag+ и индия In3+ происходит при соотношении Т:Ж = 3:100 и низких температурах процесса. Меньше всего масса гексацианоферрата оказывает влияние на сорбцию катионов Ga3+, что, возможно, обусловлено его малым ионным радиусом (0.62 Â).

В сорбционных процессах важную роль играет поверхность сорбента и ее характеристики. В последние годы широко используется сканирующая электронная микрофотография для исследования микроструктуры образцов. На рисунке 2 представлена микрофотография гексацианоферрата железа и гексацианоферрата железа, выделенного из раствора, содержащий катионы серебра, индия и галлия после их сорбции при увеличении х5000.

На микрофотографии гексацианоферрата железа обнаружены крупные частицы и видны каналы, щели и трещины (рисунок 2, а). Наличие каналов и щелевидных пор должно внести значительный вклад в сорбционную способность гексацианоферрата железа. Это подтверждено вышепрове-денными исследованиями.

Морфология образца, выделенного после сорбции катионов Ag+ In3+ и Ga3+ заметно меняется (рисунок 2, б). Его поверхность становится светлой и более однородной, исчезают крупные каналы и щелевидные поры. Это указывает на их заполнение сорбируемыми катионами. Последние, судя по осветлению и однородности образца, вероятно, еще соосаждаются и на поверхности сорбента.

Финансирование: Работа выполнена в Институте химических наук имени А.Б. Бектурова по программе целевого финансирования научных исследований на 2021-2023 годы, осуществляемого Комитетом науки Министерства образования и науки Республики Казахстан, по проектам BR10965255.

Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов между авторами, требующего раскрытия в данной статье.

Information about authors:

Agatayeva Aktolkyn Abdualiyevna - PhD, researcher; e-mail: aktolkynabduali@gmail.com; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6920-4795

Jussipbekov Umirzak Zhumasilovich - corresp. member of the NAS RK, Dr. of Technical Sciences, Professor, head of the laboratory of chemistry of fertilizers and salts; e-mail: jussipbekov@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2354-9878

Chernyakova Raissa Mikhailovna - Dr. of Technical Sciences, Professor, chief researcher; e-mail: chernyakova1947@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-1243-3527

Kaiynbayeva Raushan Alibekovna - Cand. of Technical Sciences, leading researcher; e-mail: raushan_1972@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2385-0839

Kojabekova Nazym Nurgudurovna - Cand. of Chemical Sciences, junior researcher; e-mail: kojabekova@mail.ru; ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7657-1403

Nabiyeva Amina Makhambetqyzy - Master of Science, engineer; e-mail: aminabiyeva@mail.ru

Литература

1. Cheng W.P., Huang C. Adsorption characteristics of iron-cyanide complex on y-Al2O3. Journal of colloid interface science, 1996, 181(2), 627-637.

2. Qiao X. Simultaneous adsorption of hexacyanoferrate (II) and fluoride onto activated aluminum. Master's thesis, Clarkson University, Potsdam, 1998.

3. Naushad M. Inorganic and composite ion exchange materials and their applications (review). Ion Exchange Letters, 2009, 2, 1-14.

4. Suzuki N. Ion-exchange reaction of Cs+ selective layered y-titanium and y-zirconium phosphate. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 2004, 77(10), 1829-1833.

6. Вольхин В.В. Селективные неорганические сорбенты и их применение. Химия и технология неорганических сорбентов: Межвузовский сборник научных трудов, 1980, 3-19.

7. Logunov M.V. Research and application of inorganic selective sorbents at Mayak PA. C. R. Chimie, 2004, 7, 1185-1190.

8. Sharygin L. Granular inorganic cation-exchanger selective to cesium. Journal of Nuclear Science and Technology, 2007, 44(5), 767-773.

9. Ganzerli Valentini M.T. Adsorption of monovalent ions on zinc ferrocyanide. Journal oflnorganic Nuclear Chemistry, 1972, 34(4), 427-1436.

10. Lehto J. Mechanism of caesium ion exchange on potassium cobalt hexacyanoferrates (II). Journal of the Chemical Society, 1990, 3, 1007-1011.

11. Rennert T., Mansfeldt T. Sorption of iron-cyanide complexes in soils. Soil Science Society of America Journal, 2002, 66, 437-444.

12. Bushey J.T., Dzombak D.A. Ferrocyanide adsorption on aluminum oxides. Journal of Colloid and Interface Science, 2004, 272, 46-51.

13. Сейфер Г.Б., Макарова З.А. О цеолитном внедрении одновалентных катионов в осадки труднорастворимых ферроцианидов. Журнал неорганической химии, 1964, 2(10), 2782-2784.

14. Сейфер Г.Б. К вопросу о цеолитовой природе ферроцианидов переходных металлов. Журнал неорганической химии, 1962, 1208-1209.

15. Козлов А.С., Демкина И.И. Соосождение меди с ферроцианидом калия. Журнал неорганической химии, 1964, 1285-1288.

16. Сейфер Г.Б. О природе сорбции органических веществ ферроцианидами. Журнал неорганической химии, 1962, 1746-1748.

17. Абетаева С.А., Джунусбекова Г. Б, Чернякова Р.М., Джусипбеков У.Ж. Получение ферроцианида железа из котрельного «молока». Сб. науч. тр. 3-й Межд. конф. «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 2007, 273 с.

18. Предпатент № 18463 РК. Способ получения железной лазури / Джусипбеков У.Ж., Бержанов Д.С., Абетаева С.А., Чернякова Р.М., Ошакбаев М.Т., Джунусбекова Г.Б.; опубл. 15.02.2007. Бюлл. № 5.

19. Салдадзе К.М. Комплексообразующие иониты (комплекситы). М.: Химия, 1980, 336 с.

20. Вигдорович В.И., Цыганкова Л.Е., Протасов А.С. Особенности сорбционной очистки водных растворов от катионов тяжелых металлов. Сообщение 1. Среды с негидролизую-щимся анионом. Вестник ТГУ, 2013, 18(1), 401-404.

Тушндеме

ТЕМ1Р ГЕКСАЦИАНОФЕРРАТЫ М6ЛШЕР1НЩ ОНЬЩ ^М1С, ИНДИЙ ЖЭНЕ ГАЛЛИЙ КАТИОНДАРЫНА ЦАТЫСТЫ СОРБЦИЯЛЬЩ ЦАЫЛЕТТШШНЕ ЭСЕР1

А.А. Агатаева , в.Ж. Жустбеков, Р.М. Чернякова, Р.А. Щайынбаева, Н.Н. Цожабекова, А.М. Набиева

АК «Э.Б. Бектуров атындагы химия гылымдары институты», Алматы, К^азацстан E-mail: aktolkynabduali@gmail. com

Фосфориттердi элементарлы фосфорга кайта ендеу калдык пайда болуымен бiрге жYредi - индий, галлий жэне кумю бар котрель "суп". Бул калдыкты сирек кездесетш жэне асыл металдарды арзан шишзат репнде карастыруга болады. Fылыми эдебиеттерде арналардыц диаметрi 3.0 Ä-ден 3.5 Ä-ге дешнп кристалды

торга ие темiр гексацианоферратынын сорбциялык кабшеп туралы мэлiметтер бар. "Fe4[Fe(CN)6]3^10H2O - Ag+- In3+- Ga3+ - Н2О" модельдiк жYЙесiнде темiр (Сорбент) гексацианоферратынын нормасына байланысты сорбция процесiн зерт-теу. ^мю, индий жэне галлий иондарынын бастапкы концентрациясы жэне олардын ертн-дшердеп калдык к¥рамы "PerkinElmer Analyst 400" (АКШ) атомдык-абсорбциялык спектрофотометрiнде аныкталды. Сорбциядан кейiн бастап-кы темiр гексациа-ноферраты мен темiр гексацианоферратынын микрок¥рылымын "CarlZeissFESEM" СЭМ жэне '7ХА-8230"маркалы JEOL(Жапония) зерттедг Т:Ж катынасы 1,752,5:100 тен болган кезде темiр гекса-цианоферратымен Ag+ сорбция дэрежесi 99,5 жэне 99,8% к¥райды. In3+ ионда-рынын сорбциясынын ен жогары дэрежесiн (96.75%) 60оС кезвде 100 г ерiтiндiге массасы 3 г сорбентпен алуга болады. Ga3+ катиондарынын сорбциясынын жогары дэрежесiне темен (0.5: 100 масса) кол жетшзшедг саг.) жэне жогары (3: 100 масса. с.) темiр гексацианоферратын тугыну. Темiр гексацианоферраты моно - жэне тривалентл металдарга катысты бiр мезплде сорбциялык касиеттерге ие екен-дiгi аныкталды жэне олардын сорбциясынын непзп зандылыктары аныкталды.

ТYЙiндi сездер: сорбция, темiр гексацианоферраты, катиондар, сорбция дэре-жеа, сорбент мелшерi, котрел с^йьщтыгы.

Abstract

INFLUENCE OF THE RATE OF IRON HEXATIANOFERRATE ON ITS SORPTION ABILITY IN RELATION TO SILVER, INDIUM AND GALLIUM CATIONS

А.А. Agatayeva , U.Zh. Jussipbekov, R.M. Chernyakova, R.A. Kaiynbayeva, N.N. Kozhabekova, А.М. Nabiyeva

«A.B. Bekturov Institute of Chemical Sciences», Almaty, Kazakhstan E-mail: aktolkynabduali@gmail. com

The processing of phosphorites into elemental phosphorus is accom-panied by the formation of waste - cotrile "milk", in which indium, gallium, and silver are present. This waste can be considered as a cheap raw material for the production of rare and precious metals. In the scientific literature there are data on the sorption capacity of hexacyano-ferrates of iron, which has a crystal lattice with a channel diameter from 3.0 to 3.5 A. Investigation of the sorption process in the model system "Fe4[Fe(CN)6]3- 10H2O - Ag+-In3+- Ga3+ - H2O" depending on the norm of iron hexacyanoferrate (sorbent). The initial concentration of silver, indium and gallium ions and their residual content in solutions were determined using the atomic absorption spectrophotometer "PerkinElmer Analyst 400" (USA). The microstructure of the initial iron hexacyanoferrate and iron hexacyano-ferrate, after sorption, was studied on the CarlZeissFESEM and JEOL brand "JXA-8230" (Japan). With a ratio to T:W equal to 1.75-2.5:100, the degree of sorption of Ag+ with iron hexacyanoferrate is 99.5 and 99.8 %. The highest degree of sorption (96.75%) of In3+ ions can be obtained with a sorbent weighing 3 g per 100 g of solution at 60oC. A high degree of sorption of Ga3+ cations is achieved at low (0.5:100 wt. h.) and high (3:100 wt. h.) consumption of iron hexacyanoferrate. It was revealed that iron hexacyanoferrate exhibits sorption properties simultaneously with respect to mono- and trivalent metals, and the basic laws of their sorption were established.

Key words: sorption, iron hexacyanoferrate, cations, degree of sorption, sorbent rate, cottrell "milk".

References

1. Cheng W.P., Huang C. Adsorption characteristics of iron-cyanide complex on y-Al2O3. Journal of colloid interface science, 1996, 181(2), 627-637.

2. Qiao X. Simultaneous adsorption of hexacyanoferrate (II) and fluoride onto activated aluminum. Master's thesis, Clarkson University, Potsdam, 1998.

3. Naushad M. Inorganic and composite ion exchange materials and their applications (review). Ion Exchange Letters, 2009, 2, 1-14.

4. Suzuki N. Ion-exchange reaction of Cs+ selective layered y-titanium and y-zirconium phosphate. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 2004, 77(10), 1829-1833.

6. Volkhin V.V. Selective inorganic sorbents and their application. Chemistry and technology of inorganic sorbents: Interuniversity collection of scientific papers, 1980, 3-19 (in Russ.).

7. Logunov M.V. Research and application of inorganic selective sorbents at Mayak PA. C. R. Chimie, 2004, 7, 1185-1190.

8. Sharygin L. Granular inorganic cation-exchanger selective to cesium. Journal of Nuclear Science and Technology, 2007, 44(5), 767-773.

9. Ganzerli Valentini M.T. Adsorption of monovalent ions on zinc ferrocyanide. Journal oflnorganic Nuclear Chemistry, 1972, 34(4), 427-1436.

10. Lehto J. Mechanism of caesium ion exchange on potassium cobalt hexacyanoferrates (II). Journal of the Chemical Society, 1990, 3, 1007-1011.

11. Rennert T., Mansfeldt T. Sorption of iron-cyanide complexes in soils. Soil Science Society of America Journal, 2002, 66, 437-444.

12. Bushey J.T., Dzombak D.A. Ferrocyanide adsorption on aluminum oxides. Journal of Colloid and Interface Science, 2004, 272, 46-51.

13. Seifer G.B., Makarova Z.A. On zeolite incorporation of monovalent cations into precipitates of poorly soluble ferrocyanides. Journal of Inorganic Chemistry, 1964, 2(10), 27822784 (in Russ.).

14. Seifer G.B. On the zeolite nature of transition metal ferrocyanides. Journal of Inorganic Chemistry, 1962, 1208-1209 (in Russ.).

15. Kozlov A.S., Demkina I.I. Co-reduction of copper with potassium ferrocyanide. Journal of Inorganic Chemistry, 1964, 1285-1288 (in Russ.).

16. Seifer G.B. On the nature of sorption of organic substances by ferrocyanides. Journal of Inorganic Chemistry, 1962, 1746-1748 (in Russ.).

17. Abetayeva S.A., Zhunusbekova G.B., Chernyakova R.M., Jussipbekov U.Zh. Obtaining iron ferrocyanide from kottrel "milk". Coll. of Sc. Proc. of the 3rd Int. Conf. "Research, development and application of high technologies in industry", 2007, 273 (in Russ.).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

18. Patent KZ Sposob poluchenija zheleznoj lazuri [A method of obtaining iron azure]/ Jussipbekov U.Zh., Berzhanov D.S., Abetayeva S.A., Chernyakova R.M., Oshakbayev M.T., Zhunusbekova G.B., 2007, 5 (in Russ.).

19. Saldadze K.M. Complexing ion exchangers (complexites). M.: Chemistry, 1980, 336 p. (in Russ.).

20. Vigdorovich V.I., Cigankova L.E., Protasov A.S. Features of sorption purification of aqueous solutions from heavy metal cations. Message 1. Non-hydrolysable anion media. TSU Bulletin, 2013, 18(1), 401-404 (in Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.