Сорбция платиновых элементов углеродным композитом из солянокислого раствора аффинажного производства

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 K_Т 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.