ИЗУЧЕНИЕ  КИНЕТИКИ  СОРБЦИИ  МОЛИБДЕНА  КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩИМ  АНИОНИТОМ

Эшкурбонов  Фуркат  Бозорович

старший  научный  сотрудник-исследователь,  Термезский  государственный  университет,  Республика  Узбекистан,  г.  Термез

E-mail:  furqat-8484@mail.ru

Джалилов  Абдулахат  Турапович

профессор,  д-р  хим.  наук,  директор  Государственного  унитарного  предприятия  Ташкентского  научно-  исследовательского  института  химической  технологии,  Республика  Узбекистан  г.  Ташкент

E-mail: 

STUDY  OF  SORPTION  KINETICS  OF  MOLYBDENUM  COMPLEXING  ANIONITE

Eshqurbonov  Furkat  Bozorovich

senior  Research  Fellow,  Termez  State  University,  Republic  of  Uzbekistan  Termez

Djalilov  Abdulakhat  Turapovich

director  of  the  State  Unitary  Enterprise  Tashkent  Research  Institute,  Doctor  of  Chemistry,  Professor,  Republic  of  Uzbekistan  Tashkent

АННОТАЦИЯ

В  статье  изучена  кинетика  сорбции  молибдена  комплексообразующим  анионитом,  который  содержит  селективные  группы  в  своей  структуре.  Приведены  кинетические  кривые  процесса  сорбции,  значения  коэффициентов  диффузии  для  начальных  периодов  сорбции  молибдена.  На  основе  кинетических  данных  определены  оптимальные  параметры  процесса  сорбции. 

ABSTRACT

Article  sorption  kinetics  molybdenum  complexing  anion  which  comprises  selective  groups  in  its  structure.  The  kinetic  curves  of  the  sorption,  diffusion  coefficients  for  the  initial  period  of  sorption  of  molybdenum.  On  the  basis  of  the  kinetic  data,  the  optimal  parameters  of  the  sorption  process. 

Ключевые  слова:  физико-химические  свойства;  комплексообразующим  анионитом;  коэффициент  диффузия;  кинетика;  процесса  сорбции;  поглощения  ионов.

Keywords:  physico-chemical  properties;  complexing  anion  exchanger;  the  coefficient  of  diffusion;  kinetics;  sorption  process;  the  ion  absorption.

В  промышленности  при  переработке  цветных  металлов  и  их  спутников,  когда  требуется  осуществление  селективных  процессов  с  целью  концентрирования  или  разделения  целевых  компонентов,  особенно  эффективен  анионный  обмен,  если  ионы  металлов  находятся  в  виде  анионных  комплексов.  Среди  указанных  металлов  важное  место  занимают  молибден,  рений,  вольфрам,  ванадий  и  др.  [1].  В  литературе  имеется  значительное  количество  публикации,  посвященных  изучению  особенностей  разделения,  выделения  молибдена  и  очистки  его  от  примесей  с  помощью  анионитов  различной  структуры  [2]. 

В  связи  с  этим,  представляло  интерес  исследование  сорбции  молибдена  на  полученном  нами  анионите  Т+ЭХГ+М  (тиомочевина,  эпихлоргидрин  и  меламин),  который  содержит  селективные  группы  в  своей  структуре. 

Изучение  кинетики  процесса  сорбции  позволяет  раскрыть  механизм  сорбции,  что,  в  свою  очередь,  позволит  выбрать  оптимальные  параметры  ведения  ионообменного  процесса.  Кинетику  сорбции  молибдена  анионитом  Т+ЭХГ+М  и  промышленным  анионитом  АН-2Ф  проводили  в  статических  условиях  из  раствора  молибдата  аммония  с  концентрацией  1  г/л  по  ионам  молибдена  и  при  рН  4,5—5.  Аниониты  использовали  в  —  форме.  Время  контакта  анионитов  с  раствором  составляло  от  5  минут  до  2  суток.  Результаты  сорбции  молибдена  за  время  от  0,5  до  2  суток  остаются  практически  одинаковыми.  При  этом  статическая  обменная  емкость  (СОЕ)  молибдат-иона  за  0,5  суток  на  анионите  Т+ЭХГ+М  составила  275  мг/г,  на  анионите  АН-2Ф  262,0  мг/г.  Для  количественной  характеристики  равновесного  распределения  молибдена  между  фазами  анионита  и  раствора  рассчитывали  значение  коэффициентов  распределения  Кр  по  формуле  [3].

где:  М_отв  —  концентрация  молибдена  в  анионите,  мг/л;

М_ор  —  равновесная  концентрация  молибдена  в  растворе,  мг/мл

Коэффициент  распределения  для  анионита  Т+ЭХГ+М  составил  413  мг/л,  а  для  анионита  АН-2Ф  389  мг/л.  Полученные  данные  свидетельствуют,  что  анионит  Т+ЭХГ+М  обладает  более  повышенной  сорбирующей  способностью  по  отношению  к  ионам  молибдена  по  сравнению  с  анионитом  АН-2Ф.  Коэффициенты  распределения  наглядно  характеризуют  сорбционную  и  избирательную  способность  анионитов.  Эта  величина  является  мерой  сродства  испытуемых  анионитов  к  молибдену  и  показывает  степень  селективности  в  конкретных  условиях  исследования.

С  целью  установления  механизма  сорбции  молибдена  использовали  известные  зависимости  скорости  ионного  обмена  от  времени    для  пленочной  и    для  гелевой  кинетики,  где  F  –  относительное  содержание  сорбированного  молибдена  в  анионите  (степень  достижения  ионообменного  равновесия)  [4].  Исследование  проводили  в  статических  условиях  при  соотношении  жидкой  фазы  раствора  молибдата  аммония  к  твердой  фазе  —  аниониту  1000:1.

Значение  F  определяли  по  уравнению:

где:    —  сорбировано  молибдена  за  время  ,  мг. 

  —  сорбировано  молибдена  при  равновесии

На  основании  экспериментальных  и  рассчитанных  данных  были  построены  кинетические  кривые  (рис.  1—3)  и  табл.  3.

Рисунок  1.  Скорость  поглощения  молибдена:  1  —  анионит  Т+ЭХГ+М;  2  —  анионит  АН-2Ф

Рисунок  2.  График  диффузии  сорбции  ионов:  1  —  анионит  Т+ЭХГ+М;  2  —  анионит  АН-2Ф

При  построении  графика  по  полученным  данным,  было  установлено  что  для  зависимости  lg(l–F)  от    экспериментальные  точки  не  укладываются  на  прямой  линии.  По–видимому,  на  скорость  сорбции  доминирующее  влияние  оказывает  внутри  диффузионный  механизм  кинетики  (рис.  1).

О  лимитирующем  влиянии  гелевой  кинетики  можно  судить  также  по  линейной  зависимости  в  координатах  ,  когда  F<0.4  (рис.  3)  и  по  кривым  зависимости    для  всего  процесса,  где  в  первом  приближении  всей  точки  укладываются  на  прямой  линии  (рис.  2).

Коэффициент  диффузии  определяли  по  формуле:

где:  —  безразмерная  величина,  которую  находим  по  табличными  данным  как  функцию  от  F. 

  —  коэффициент  диффузии,  см²/сек; 

  —  время  контакта  раствора  с  анионитами,  сек.; 

r  —  радиус  зерна  анионита  в  набухшем  состоянии,  см;

Рассчитанные  значения  коэффициентов  диффузии  молибдена  (Рис.  2)  после  1  часового  контакта  ионита  с  раствором  составляют  для  анионитов  Т+ЭХГ+М  —  5,7∙10^-3  см²/сек  и  для  АН-2Ф  —  3,9∙10^-3  см²/сек.

В  таблице  приведены  значения  коэффициентов  диффузии    для  начальных  периодов  сорбции  молибдена,  при  степени  насыщения  F  анионита  молибденом  не  больше  0,5.

Таблица  1.

Кинетика  сорбции  молибдена  на  анионитах

По  данным  таблицы  видно,  что  на  начальных  моментах  сорбции  коэффициенты  диффузии  практически  не  остаются  постоянными.  Несмотря  на  то,  что  анионит  Т+ЭХГ+М  превосходит  по  скорости  сорбции  промышленный  анионит  АН-2Ф,  кинетика  сорбции  молибдена  для  испытуемых  анионитов  в  целом,  имеет  замедленный  характер,  процесс  сорбции  лимитируется  внутренней  диффузией.  Медленная  скорость  сорбции  молибдена,  по-видимому,  объясняется  его  ионным  состоянием  и  стерическими  факторами.

Ионы  молибдена  при  одинаковых  условиях  значительно  быстрее  сорбируются  анионитом  Т+ЭХГ+М  по  сравнению  с  анионитами  АН-2Ф,  у  которых  величина  коэффициента  диффузии  значительно  ниже.

Таким  образом,  полученный  анионит  Т+ЭХГ+М,  благодаря  своим  сорбционными  и  кинетическими  свойствам,  может  быть  использован  в  гидрометаллургии  молибдена.

Список  литературы:

1.Андронов  Е.А.,  Лукачева  Т.М.,  Кузин  И.А.  Использование  ионообменного  метода  для  выделения  молибдена  из  концентрированных  содовых  растворов.  //  Ж.  Прикл.  Химии,  —  1973,  —  Т.  VIII.  —  С.  1703—1706.

2.Плаксин  И.Н.,  Тэтаргу  С.А.  Гидрометаллургия  с  применением  ионитов.  М.:  Металлургия,  1964,  —    .

3.Зеликман  А.Н.  Молибден.  М.:  Металлургия,  1970.  —  150  с.

4.Салдадзе  К.М.  и  др.  Ионообменные  высокомолекулярные  соединения  /  Салдадзе  К.М.,  Пашков  А.Б.,  Титов  В.С.  3-е.  изд.,  перераб.  и.  доп.  М.:  Наука,  1960.  —  71  с.