Синтез и физико-химические свойства 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана при сорбции тяжелых, благородных и редкоземельных элементов

Ольга Д.  Хорозова; Юлия С.  Дальнова; Александр В.  Бабкин; Ирина М.  Мельникова; Анастасия С.  Трясцина; Елизавета С.  Шукман

Ольга Д. Хорозова Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия
Юлия С. Дальнова Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности, Москва, Россия
Александр В. Бабкин Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-9786-1998
Ирина М. Мельникова Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук, Москва, Россия
Анастасия С. Трясцина Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Елизавета С. Шукман Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности, Москва, Россия

Ключевые слова: 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтан, селективность, аминотиоэфирные сорбенты, тя-желые и благородные металлы, редкоземельные элементы

Аннотация

В работе предложена лабораторная методика синтеза сорбента 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана (КПДЭ). С использованием различных методов зарегистрирован ИК-спектр полученного соединения. Выявлены спектральные признаки для идентификации структуры 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана в продуктах синтеза. Состав целевого соединения подтвержден также методом ЯМР-спектроскопии на ядрах ¹³С и ¹⁵N. Получена порошковая рентгенограмма 1-карбокси-2-/пергидро(1,3,5-дитиазин)/-5-илэтана. На основе проведенных сорбционных экспериментов показана возможность эффективного применения синтезированного сорбента в процессах селективного извлечения тяжелых, благородных и редкоземельных металлов из модельных и реальных многокомпонентных растворов. Проведена оценка возможности применения синтезированного сорбционного материала при адсорбции благородных металлов из реальных отработанных растворов аффинажного производства. Доказано, что присутствует выраженная селективность синтезированного материала, так как концентрации тяжелых металлов (например, никеля и свинца) в процессе сорбции при различных температурах изменяются незначительно, в то время как например золото, палладий и платина сорбируются практически со 100% эффективностью.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Ольга Д. Хорозова, Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия

к.х.н., в.н.с. АО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии», Москва, Россия

Юлия С. Дальнова, Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности, Москва, Россия

ведущий инженер-технолог, АО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии», Москва, Россия

Александр В. Бабкин, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

к.т.н., н.с., Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Химический факультет, Москва, Россия

Ирина М. Мельникова, Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской академии наук, Москва, Россия

младший научный сотрудник, АО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии» Москва, Россия

Анастасия С. Трясцина, Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия

стажер-исследователь, АО Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия

Елизавета С. Шукман, Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии, Москва, Россия Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности, Москва, Россия

к.х.н., начальник испытательного аналитико-сертификационного центра АО «Гиредмет», Москва, Россия

Литература

Ioannis Anastopoulos, Amit Bhatnagar, Eder C. Lima Adsorption of rare earth met-als: A review of recent literature. Journal of Molecular Liquids. 2016; 221: 954-962. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.06.076

Negrea A., Gabor A., Davidesc, C.M. Rare Earth Elements Removal from Water Using Natural Polymers. Sci Rep, 2018; 8: 316 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-017-18623-0

Ashour Radwa M., El-sayed Ramy, Abdel-Magied Ahmed F., Abdel-khalek Ahmed A., Ali M.M., Forsberg Kerstin, Uheida A., Muhammed Mamoun, Dutta Joydeep Selective separation of rare earth ions from aqueous solution using functional-ized magnetite nanoparticles: kinetic and thermodynamic studies. Chemical Engineer-ing Journal. 2017; 327: 286-296, https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.06.101

Simon M. Jowitt, Timothy T. Werner, Zhehan Weng, Gavin M. Mudd, Recycling of the rare earth elements, Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 2018; 13: 1-7. https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2018.02.008

Dal’nova O.A., Baranovskaya V.B., Dal’nova Y.S. New Complexing Polymer Aminothioether Sorbents in the Analytical Control of Recyclable Metal-Containing Raw Material of Rare and Noble Metals. J Anal Chem. 2018; 73: 221-227. https://doi.org/10.1134/S1061934818030036

Galhoum A.A., Mafhouz M.G., Abdel-Rehem S.T., Gomaa N.A., Atia A.A., Vin-cent T., Guibal E. Cysteine-Functionalized Chitosan Magnetic Nano-Based Particles for the Recovery of Light and Heavy Rare Earth Metals: Uptake Kinetics and Sorption Iso-therms. Nanomaterials 2015; 5: 154-179. https://doi.org/10.3390/nano5010154

Yanfei Xiao, Li Huang, Zhiqi Long, Zongyu Feng, Liangshi Wang Adsorption ability of rare earth elements on clay minerals and its practical performance. Journal of Ra-re Earths, 2016; 34(5): 543-548. https://doi.org/10.1016/S1002-0721(16)60060-1

Feiping Zhao, Eveliina Repo, Yong Meng, Xueting Wang, Dulin Yin, Mika Sillanpää, An EDTA-β-cyclodextrin material for the adsorption of rare earth elements and its application in preconcentration of rare earth elements in seawater. Journal of Col-loid and Interface Science, 2016; 465: 215-224. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2015.11.069

Yoshio Takahashi, Xavier Châtellier, Keiko H. Hattori, Kenji Kato, Danielle Fortin, Adsorption of rare earth elements on-to bacterial cell walls and its implication for REE sorption onto natural microbial mats. Chemical Geology, 2005; 219(1-4): 53-67. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2005.02.009

Khawassek Y.M., Eliwa A.A., Hag-gag E.S.A. Adsorption of rare earth elements by strong acid cation exchange resin thermo-dynamics, characteristics and kinetics. SN Appl. Sci. 2019; 1: 51. https://doi.org/10.1007/s42452-018-0051-6

Talles Barcelos da Costa, Meuris Gurgel Carlos da Silva, Melissa Gurgel Ade-odato Vieira, Recovery of rare-earth metals from aqueous solutions by bio/adsorption using non-conventional materials: a review with recent studies and promising approaches in column applications, Journal of Rare Earths, 2020; 38(4): 339-355. https://doi.org/10.1016/j.jre.2019.06.001

Xia Xu, Jiao Zou, Xiao-Ru Zhao, Xin-Yu Jiang, Fei-Peng Jiao, Jin-Gang Yu, Qi Liu, JieTeng, Facile assembly of three-dimensional cylindrical egg white embedded graphene oxide composite with good reusa-bility for aqueous adsorption of rare earth elements, Colloids and Surfaces A: Physico-chemical and Engineering Aspects, 2019; 570: 127-140. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.03.022

Shuangyou Bao, Yingjun Wang, Zongsu Wei, Weiwei Yang, Yongsheng Yu, Highly efficient recovery of heavy rare earth elements by using an amino-functionalized magnetic graphene oxide with acid and base resistance, Journal of Hazardous Materials, 2022; 424(A): 127370. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127370

Babkin A.V., Zakharchenko E.A., Neskoromnaya E.A., Ryzhenkova M.A. Composite aerogels based on reduced graphene oxide decorated with iron oxide nano-particles for the sorption of heavy and rare earth metals from multicomponent solutions. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2022; 22(5): 650-658. (In Russ.). https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2022.22/10686

Zhang Y., Zheng X., Bian T. Phos-phorylated-CNC/MWCNT thin films-toward efficient adsorption of rare earth La(III). Cel-lulose, 2020; 27: 3379-3390. https://doi.org/10.1007/s10570-020-03012-0

Liang Zhao, Xiaoguang Duan, Mu-hammad R. Azhar, Hongqi Sun, Xiangchen Fang, Shaobin Wang, Selective adsorption of rare earth ions from aqueous solution on metal-organic framework HKUST-1, Chemi-cal Engineering Journal Advances, 2020; 1: 100009. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2020.100009

Bin Ji, Wencai Zhang, Adsorption of cerium (III) by zeolites synthesized from ka-olinite after rare earth elements (REEs) re-covery, Chemosphere, 2022; 303(1): 134941. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134941

Md Lutfor Rahman, Tapan Kumar Biswas, Shaheen M. Sarkar, Mashitah M. Yusoff, Mohd Sani Sarjadi, Sazmal E. Ar-shad, Baba Musta, Adsorption of rare earth metals from water using a kenaf cellulose-based poly(hydroxamic acid) ligand, Journal of Molecular Liquids, 2017; 243: 616-623. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2017.08.096

Donatien Gomes Rodrigues, Sophie Monge, Stéphane Pellet-Rostaing, Nicolas Dacheux, Denis Bouyer, Catherine Faur, A new carbamoylmethylphosphonic acid-based polymer for the selective sorption of rare earth elements, Chemical Engineering Jour-nal, 2019; 371: 857-867. https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.04.026

Afonin M.V., Simanova S.A., Burmistrova N.M. Sorption recovery of platinum(II) and platinum(IV) chloro complexes with a heterochain sulfur-containing sorbent. Russ J Appl. Chem., 2008; 81: 1933-1938. https://doi.org/10.1134/S1070427208110128

Grinvald I.I., Kalagae, I.Y., Petukhov A.N. Association of Haloforms in Con-densed and Gas Phases. Ir Spectroscopy and Dft Calculations. J Struct Chem., 2018; 59: 313-320. https://doi.org/10.1134/S0022476618020087

Wenhua Geng, Tsunenori Nakajima, Hirokazu Takanashi, Akira Ohki, Analysis of carboxyl group in coal and coal aromaticity by Fourier transform infrared (FT-IR) spec-trometry, Fuel, 2009; 88(1): 139-144. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2008.07.027

Neskoromnaya E.A., Khamizov R.K., Melezhyk A.V., Memetova A.E., Mkrtchan E.S., Babkin A.V. Adsorption of lead ions (Pb2+) from wastewater using effective nanocomposite GO/CMC/FeNPs: Kinetic, iso-therm, and desorption studies, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineer-ing Aspects, 2022; 655: 130224. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.130224

Anna Pielesz, Dorota Biniaś, Wioletta Waksmańska, Rafał Bobiński, Lipid bands of approx. 1740 cm−1 as spectral biomarkers and image of tissue oxidative stress, Spectro-chimica Acta Part A: Molecular and Bio-molecular Spectroscopy, 2023; 286: 121926. https://doi.org/10.1016/j.saa.2022.121926

Wahyuningsih et al. Indigo Dye De-rived from Indigofera Tinctoria as Natural Food Colorant. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2017; 193: 012048. https://doi.org/10.1088/1757-899X/193/1/012048

Moore M.H., Khann a R.K., Infrared and mass spectral studies of proton irradiated H2O + CO2 ice: Evidence for carbonic acid, Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy, 1991; 47(2): 255-262. https://doi.org/10.1016/0584-8539(91)80097-3

Cassanas G., Morssli M., Fabrègue E., Bardet L. Vibrational spectra of lactic acid and lactates. J. Raman Spectrosc., 1991; 22: 409-413. https://doi.org/10.1002/jrs.1250220709

Mezzetti A., Seo D., Leibl W. Time-resolved step-scan FTIR investigation on the primary donor of the reaction center from the green sulfur bacterium Chlorobiumtepidum. Photosynthesis Research. 2003; 75: 161-169. https://doi.org/10.1023/A:1022867317267