Сорбция платиновых элементов углеродным композитом из солянокислого раствора аффинажного производства

  • Алиса Валерьевна Бардыш Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва https://orcid.org/0000-0003-0538-4376
  • Алина Евгеньевна Высотина Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск https://orcid.org/0000-0002-6288-1021
  • Родион Георгиевич Калинин ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н. Гулидова», Красноярск https://orcid.org/0000-0003-1591-9856
  • Ирина Дмитриевна Трошкина Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва,
Ключевые слова: сорбция, платиновые металлы, динамика, углеродный композит, углеродный сорбент, соляная кисло-та.

Аннотация

Статья посвящена изучению динамических сорбционных характеристик углеродного композита в сравнении с активированным углем марки ВСК, служащим основой композита, и гранулированным карбонизированным микропористым адсорбентом марки Lewatit АF-5.

Сорбционное концентрирование металлов платиновой группы из технологического раствора аффинажного производства осуществляли в динамических условиях. Перед проведением сорбционных экспериментов было проведено контактирование углеродных сорбентов с деионизированной водой в течение 3 ч, после чего сорбенты загружали в сорбционную колонку и кондиционировали соляной кислотой с концентрацией 2 М в динамическом режиме в течение 3 ч со скоростью 3 К.О./ч. После проведения кондиционирования через сорбционную колонку пропускали исходный раствор со скоростью 1 К.О./ч в течение 30 ч. Выходящий из колонки раствор отбирали с помощью коллектора фракций так, чтобы объем одной фракции был равен 2 К.О. Концентрацию элементов платиновой группы в растворах определяли с помощью атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой.

Полные динамические емкости углеродного композита, исходного активированного угля и сорбента Lewatit AF-5 по платине составили 1.59 мг/г (0.546 мг/см3), 1.59 мг/г (0.535 мг/см3) и 0.77 мг/г (0.462 мг/см3), по палладию – 26.7 мг/г (9.16 мг/см3), 25.8 мг/г (8.68 мг/см3) и 15.4 мг/г (9.24 мг/см3), соответственно.

Была определена степень сорбции платины исходным активированным углем ВСК, углеродным композитом и адсорбентом Lewatit AF-5, которая составила: 35.7, 37.7 и 32.2 % соответственно. Степень сорбции палладия этими материалами составила 38.4, 39.4 и 40.9 % соответственно.

Для определения динамических характеристик сорбции платины и палладия использовали модели Томаса, Юна-Нельсона и BDST (модель времени работы толщины слоя). Наибольшее значение коэффициента детерминации (0.9736) наблюдается при обработке данных выходной кривой сорбции палладия углеродным композитом по модели Томаса. Константа Томаса KТ составила 5.57∙10-4 дм3/(мг·ч).

Для элюирования платиновых элементов с углеродных материалов использовали раствор 5% тиомочевины в 0.5 М HCl и царскую водку. Десорбцию платиновых элементов тиомочевиной проводили в динамических условиях, десорбирующий раствор пропускали со скоростью 1 К.О./ч. в течение 10 ч снизу вверх при температуре 55°С. Концентрация платины в тиомочевинных элюатах не превысила 0.04 ммоль/дм3, палладия 0.27 ммоль/дм3.

Десорбцию платиновых элементов раствором царской водки проводили в статических условиях при постоянном перемешивании, температуре 100°С и соотношении фаз сорбента к элюенту 1 : 4.5. Концентрация платины в элюате составила от 0.50 до 0.75 ммоль/дм3,  палладия – от 19.8 до 22.1 ммоль/дм3.

Среднее значение коэффициентов концентрирования платины и палладия при десорбции их царской водкой с углеродного композита и активированного угля ВСК составило 3.0, в отличие от значений для адсорбента AF-5, при десорбции с которого значение коэффициента концентрирования платины составило 2.0, палладия – 2.9.

Таким образом, можно сделать вывод о возможности сорбционного извлечения платиновых металлов выбранным углеродным композитом из сложных по составу растворов аффинажного производства с их последующим элюированием раствором царской водки.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Алиса Валерьевна Бардыш, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва

студент кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Алина Евгеньевна Высотина, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск

аспирант инженерной школы природных ресурсов, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия

Родион Георгиевич Калинин, ОАО «Красноярский завод цветных металлов им. В.Н. Гулидова», Красноярск

руководитель направления научно-технологического центра ОАО «Красцветмет», Красноярск, Россия

Ирина Дмитриевна Трошкина, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва,

профессор кафедры технологии редких элементов и наноматериалов на их основе, д.т.н., профессор, Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Литература

Izatt S.R., Bruening R.L., Izatt N.E. Metal separations and recovery in the mining industry. Journal of the minerals metals & materials society. 2012; 64(11): 1279-1284. https://doi.org/10.1007/s11837-012-0452-8

Mukhin V.M., Klushin V.N., Instratov A.V. i dr. Modifitsirovanie v tekhnologii uglerodnykh adsorbentov. M.: RKhTU im. D.I. Mendeleeva, 2022. 326 p. (In Russ.)

https://lanxess.com/en-US/Products-and-Brands/Products/l/LEWATIT--AF-5. Data obrashcheniya 12.12.2023.

Ageeva L.D., Kolpakova N.A., Kovyrkina T.V., Potsyapun N.P., Buinovskii A.S. Otsenka mekhanizma i kinetiki sorbtsii platiny, palladiya, zolota aktivnym uglem iz khloridnykh sred, obluchennykh ul'trafioletovym izlucheniem. Zhurn. analit. khimii. 2001; 56(2): 157-160. (In Russ.)

Tarasenko Yu.A., Bagreev A.A., Yatsenko V.V. Selektivnost' vosstanovitel'noi sorbtsii blagorodnykh metallov aktivnymi uglyami. Zhurn. fiz. khimii. 1993; 67(11): 2328-2332. (In Russ.)

Tarasenko Yu.A., Bagreev A.A., Reznik G.V., Lysenko A.A. Vosstanovitel'naya sorbtsiya kak metod razdel'nogo vydeleniya metallov iz rastvorov. Zhurn. fiz. khimii. 1993; 67(11): 2333-2335.

Thomas H.C. Heterogeneous ion exchange in a flowing system. J. of the American Chemical Society. 1944; 66(10): 1466-1664. (In Russ.)

Yoon Y.H., Nelson J.H. Application of gas adsorption kinetics I. A theoretical model for respirator cartridge service life. AIHA Journal. 1984; 45(8): 509-516.

Futalan C.M., Kan Ch.-Ch., Dalida M.L. et al. Fixed-bed column studies on the removal of copper using chitosan immobilized on bentonite. Carbohydrate Polymers. 2011; 83(2): 697-704.

Опубликован
2024-10-22
Как цитировать
Бардыш, А. В., Высотина, А. Е., Калинин, Р. Г., & Трошкина, И. Д. (2024). Сорбция платиновых элементов углеродным композитом из солянокислого раствора аффинажного производства. Сорбционные и хроматографические процессы, 24(4), 520-529. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2024.24/12408