Реферат: Сорбционные методы концентрирования ионов кобальта и цинка

ФАГ вводятся в скелет полимера или на последующих стадиях синтеза путем замещения или непосредственно в процессе сополимеризации посредством подбора соответствующего мономера. По способу иммобилизации ФАГ классифицируют сорбенты на следующие группы: сорбенты с привитыми комплексообразующими группами; полимерные ге-тероцепные сорбенты; сорбенты, импрегнированные, или модифицированные комплексообразующими реагентами. Хелатообразующие сорбенты в зависимости от способа синтеза и полимерной матрицы могут представлять собой мелкокристаллические порошки, гранулированные, волокнистые, мембранные или другие материалы .

В настоящее время синтезировано множество сорбентов с различными механическими и химическими свойствами, обладающих широким спектром применения. В настоящем обзоре систематизированы литературные данные по приме нению сорбционных методов концентрирования элементов Со, Ni, Cd при их определении в биологических и абиотических объектах. Учитывая большое влияние полимерных матриц на свойства сорбентов, а также огромное их разнообразие, главное внимание уделено ионообменникам, хелатообразующим сорбентам на основе полистирола и сополимеров стирола и дивинилбензола, а также полистирол-дивинилбензольным ионитам, импрегнированным органическими реагентами.

2.1 Сорбционное концентрирование ионов кобальта (II)

В последние годы применение кобальта только растет. Его используют для легирования сталей, в авиации и космонавтике. Есть такие сферы, где кобальт с успехом заменяет еще более дорогой металл - платину. Изучение сорбции кобальта из руды, смеси металлов играет большую роль так как он сопутствует благородным металлам при их извлечении из руд.

Целью данной работы является исследование процесса сорбционного концентрирования кобальта (II) из хлоридных растворов на некоторых ионитах.

Одним из наиболее перспективных способов извлечения и концентрирования кобальта считается сорбционный с использованием ионитов. Однако для его реализации необходимы промышленно доступные, недефицитные, легко регенерируемые или утилизируемые сорбенты, в связи с чем представляет научный и практический интерес поиск селективных сорбентов для концентрирования этого металла. Поэтому в данной работе первоочередное внимание было уделено выбору ионитов для сорбционного концентрирования кобальта (II) из хлоридных растворов .

Для решения этой задачи нами были взяты катиониты (сильно- и слабокислотные), аниониты (сильно- и слабоосновные), а также ионит хелатообразующего типа.

Метод основан на фотометрировании комплекса кобальта с нитрозо-R-солью красного цвета, образующегося в слабокислой среде при рН 5,3-6,0 в присутствии ацетатного буферного раствора. Измерение оптической плотности производят при 420 нм.

2.2 Сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов

Предложен способ сорбционного извлечения цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка, включающий контактирование цинксодержащего раствора хлорида аммония, содержащего хлороводородную кислоту, с анионообменной смолой марки АМП или АМ-2б в Cl-форме. Изобретение расширяет ассортимент сорбентов, эффективных для извлечения хлоридных анионных комплексов цинка из кислых растворов.

Сорбционное извлечение ионов цинка из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известен способ сорбционного извлечения цинка из кислых хлоридных растворов, содержащих хлориды щелочных и щелочноземельных металлов, в форме хлоридных анионных комплексов, включающий контактирование раствора с анионитом в Cl-форме [8].

Недостатком способа является то, что неизвестно использование анионообменной смолы марки АМП и АМ-2б для сорбции ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих хлорид аммония.

Наиболее близкими техническими решениями являются способы:

. Использование смолы марки АМ-2б для разделения цианидных комплексов цветных и благородных металлов при сорбции из рудных пульп сложного солевого состава.

. Использование смолы марки АМП для предварительной очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 10-30 мг/дм3 .

. Использование смолы марки АМП для очистки сернокислых никелевых электролитов от цинка при содержании цинка в электролите 0,025 г/дм3 .

Недостатком способов является то, что неизвестно извлечение ионов цинка в форме хлоридных анионных комплексов из солянокислых растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония. Отсутствуют также данные об извлечении ионов цинка смолами АМП и АМ-2б в присутствии ионов аммония из нагретых растворов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов цинка на анионитах марок АМ-2б и АМП из кислых хлоридных растворов, содержащих макроколичества хлорида аммония.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективная сорбция ионов цинка на анионитах марки АМП или АМ-2б.

Этот технический результат достигается тем, что сорбционное извлечение цинка в форме хлоридных анионных комплексов цинка из кислых хлоридных растворов включает контактирование раствора с анионообменной смолой в Cl-форме марки АМП или АМ-2б с цинксодержащим раствором хлорида аммония в присутствии хлористоводородной кислоты при 70-80°С; контактированию подвергают цинксодержащий раствор, с концентрацией хлорида аммония 200 г/дм3 и концентрацией хлористоводородной кислоты 40 г/дм3. сорбционное концентрирование кобальт

Сущность способа заключается в том, что ионы Zn2+ в солянокислых растворах образуют устойчивые анионные комплексы типа [ZnCl3]-, [ZnCl4]2-и др., которые могут быть извлечены из раствора на анионитах.

Известно, что хлоридная гидрометаллургия находит применение в процессах выщелачивания полиметаллических концентратов. Использование соляной кислоты вследствии повышенной ее способности к комплексообразованию интересно в схемах, включающих сорбционно-экстракционную технологию разделения металлов.

2.3 Сорбционное извлечение ионов кобальта из кислых хлоридных растворов

Исследовано сорбционное извлечение ионов кобальта (II) из кислых хлоридных растворов, и которое использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Сорбцию ионов Со2+ ведут из солянокислых растворов, содержащих хлориды аммония или щелочных или щелочноземельных металлов, на анионитах, выбранных из анионитов марок:

АМП, содержащего обменные группы или АМ-2б, содержащего обменные группы

при этом техническим результатом является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов кобальта на анионитах.

Сорбционное извлечение ионов кобальта из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известно применение катионитов и анионитов в гидрометаллургии для очистки растворов соответственно от катионов и анионов металлов [9].

Однако применение анионитов для извлечения катионов металлов недостаточно исследовано и представляет интерес для нахождения дополнительных возможностей селективного извлечения ионов металлов из растворов сложного состава.

Наиболее близким техническим решением является извлечение ионов кобальта из солянокислых растворов сорбцией на сильноосновных анионобменных смолах [10].

Недостатком способа является то, что не указаны конкретные условия сорбции, а также возможности использования других анионитов для сорбции ионов кобальта.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для сорбции ионов кобальта на анионитах марок АМ-2б и АМП.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективная сорбция ионов кобальта на анионитах.

Этот технический результат достигается тем, что сорбционное извлечение ионов кобальта из солянокислых растворов включает контактирование раствора с анионитом, сорбцию ионов Со2+ при температуре 70-80°С ведут из солянокислых растворов, насыщенных хлоридами аммония, щелочных и щелочноземельных металлов, на анионитах марок

АМП, содержащих обменные группы

и АМ-2б, содержащих обменные группы

Сущность способа заключается в том, что ионы Со2+ в солянокислых растворах образуют устойчивые анионные комплексы типа [CoCl]2-, которые могут количественно удерживаться на сильноосновных анионных смолах.

Известно, что хлоридная гидрометаллургия находит применение в процессах выщелачивания полиметаллических концентратов. Использование соляной кислоты вследствии повышенной ее способности к комплексообразованию интересно в схемах, включающих сорбционно-экстракционную технологию разделения металлов.

Примеры конкретного выполнения способа.

Рассмотрены возможности использования анионитов марок АМП и АМ-2б для извлечения хлоридных анионных комплексов кобальта из солянокислых растворов.

Пористый анионит АМ-2б смешанной основности со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и ДВБ смесью диметил- и триметиламинов. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-3,2 см3/г; удельная поверхность 50-100 м2 /г; общий объем пор 0,80-0,87 см3/г, механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г. Обменные группы:

Гелевый высокоосновный анионит АМП со сферическими гранулами получен аминированием ХМС стирола и 3,5-4,0% ДВБ пиридином. Крупность гранул 0,63-1,60 мм; удельный объем набухшей смолы 2,7-2,9 см3/г; механическая прочность 98-99%; ПОЕ 3,3-3,7 мг-экв/г.Обменные группы:

Сорбцию ионов кобальта осуществляли при 70-80°С из растворов хлоридов аммония NH4Cl, щелочных (NaCl, KС1) и щелочноземельных (CaCl2) металлов, подкисленных HCl. Объем раствора 100 см3, масса сухого сорбента 1 г. Сорбент предварительно выдерживали в дистиллированной воде. Время сорбции 30-60 мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсовой работы были изучены литературные источники по сорбционному концентрированию Co (II) в присутствии цинка из хлоридных растворов в наряде ионитов.

. Сорбционное извлечение Cо (II) из растворов хелатообразующими сорбентами является одним из важнейших методов концентрирования. Применение хелатообразующих сорбентов при пробоподготовке, позволяет не просто выделить микроэлементы, отделив их от макрокомпонентов, но и уменьшить объём пробы, сократить число подготовительных стадий анализа и затраты времени на их выполнение.

. Эффективность сорбционного концентрирования обусловлена тем, что сорбционные материалы могут извлекать из воды многие органические вещества, не удаляемые другими методами и извлекать из воды вещества в достаточно малых концентрациях, когда другие методы очистки оказываются неэффективными.

. Недостатком способа является то, что не указаны конкретные условия сорбции, а также возможности использования других анионитов для сорбции ионов кобальта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 Химическая энциклопедия / Под ред. И.Л Кнунянц, - М.: Советская энциклопедия, 1990. - Т. 2. - С. 414. - 671 с.

Фримантл, М. Химия в действии. Том 2 / М. Фримантл. - М.: Мир. 1991. - С. 221-230.

Вернадский, В.И. Биогеохимические очерки 1922 - 1932 гг / В.И Вернадский. - М. - Л.: АН СССР, 1940. - 249 с.

Гуля, А.П. Полиэдрическая изомерия fac - [трис-(β аминоэтилата) кобальта(III)] тригидрата / А.П. Гуля, Ю.В. Кокунов, С.Г. Шова, М.Д. Мазус, В.Ф. Рудик, Е.Н. Кирияк, Ю.А. Буслаев // Доклады АН СССР. - 1989. - Т. 305, № 3. - С. 627-631.

Pollard, A. Archaeological Chemistry <http://books.google.com/books?id=CT_FWEfanCIC&pg=PA204> / А. Pollard, С. Heron // J. Royal Society of Chemistry, 2008. - С. 204., N.N. Chemistry of the Elements / N.N. Greenwood, A. Earnshaw. - Oxford: Butterworth, 1997. - С.157-164.

Риман, В. Ионообменная хроматография в аналитической химии / В.Риман. - М.: Мир, 1973. - C.359-360.

Вольдман, Г.М Теория гидрометаллургических процессов / Г.М.Вольдман, А.Н.Зеликман. - М.: Металлургия. 1993.- С.263-267.

Рипан, Р. Неорганическая химия. Т.2. Химия металлов / Р. Рипан, И. Четяну. - М.: Мир, 1972. - 545 с.