N-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОРБЕНТЫ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАТИНЫ (IV) ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ

Сипкина Евгения Иннокентьевна

аспирант, ИрГТУ, г. Иркутск

Покровская Марина Александровна

аспирант, АТА, г. Ангарск

Лебедева Оксана Викторовна

канд. хим. наук, доцент, ИрГТУ, г. Иркутск

Раскулова Татьяна Валентиновна

д-р хим. наук, профессор, АТА, г. Ангарск

Пожидаев Юрий Николаевич

д-р хим. наук, профессор, ИрГТУ, г. Иркутск

Дударев Владимир Иванович.

д-р техн. наук, профессор, ИрГТУ, г. Иркутск

e-mail: pozhid@istu.edu

Повышение эффективности извлечения металлов из различных сред является актуальной проблемой промышленных технологических процессов, в частности, гидрометаллургии благородных и цветных металлов.

В настоящее время успешно развиваются и внедряются эффективные и экономичные методы извлечения благородных и цветных металлов, основанные на применении азот- и серосодержащих сорбентах [3]. Величина сорбционной ёмкости таких сорбентов зависит от содержания в них функциональных групп, природы сорбируемого иона, условий сорбции. Высокую сорбционную ёмкость имеют сорбенты с тиоамидными, гидроксамовыми, амидоксимными и др. группами [6]. От природы введенных функциональных групп также зависит и химическая устойчивость сорбентов.

Одним из методов, который может легко влиять на состав и строение поверхностного слоя сорбционных материалов является золь-гель синтез [1]. С использованием этого метода можно получить сорбенты, вызывающие научный и практический интерес.

Целью данной работы явилось формирование и изучение свойств сорбционных материалов на основе сополимеров винилглицидилового эфира этиленгликоля (ВГЭ) и винилхлорида (ВХ), N,N-бис(3-триэтоксисилилпропил)тиокарбамида (БТМ-3) и 2-([триэтоксисилил-пропил]амино)пиридина (ТЭАП).

Сополимеры ВГЭ-ВХ и сорбционные материалы на их основе получали по разработанным ранее методикам [7, 4]. Элементный анализ сорбционных материалов, проводили на газоанализаторе фирмы "Thermo Finnigan". ИК спектры получены на спектрометре "Specord IR-75" в таблетках КBr и вазелиновом масле, а также на спектрометре "Bruker IFS-25". Исследование структуры поверхности синтезированных сорбентов проводили методом сканирующей электронной микроскопии на приборе “Philips-525-M”. Кривые термогравиметрического анализа образцов снимали на дериватографе фирмы “МОМ” (Венгрия). Скорость нагрева на воздухе 5 град мин^-1, максимальная температура 700 ºС, чувствительность ДТА -1/5-10.

Исследование сорбции Pt (IV) сорбентами осуществляли из модельных растворов, содержащих 20—60 мг/л извлекаемого металла. Стандартный раствор готовили из соли H₂PtCl₆×6H₂O марки х.ч. в дистиллированной воде. Определение содержания ионов металла в растворе осуществляли фотометрическим методом с использованием фотоколориметра КФК-2 [5].

Процесс гидролитической поликонденсации БТМ-3 и ТЭАП в присутствии сополимеров ВГЭ-ВХ приводит к образованию пространственно сшитого кремниевого полимера, нековалентно связанного с сополимером ВГЭ-ВХ:

Синтезированные сорбционные материалы – порошкообразные твердые продукты коричневого цвета, термически устойчивые (температура разложения достигает 250 °С), нерастворимые в кислотах и органических растворителях.

Данные элементного анализа и характеристические полосы полученных сорбционных материалов представлены в таблице. Как и ожидалось, в области 1000—1200 см^-1 образцы содержат наиболее интенсивную полосу поглощения, связанную с образованием силоксановой связи [2] и остается неизменная полоса 680 см^-1,относящуюся к С-Cl связи полимера.

Исходя из данных элементного анализа рассчитано соотношение сополимера ВГЭ-ВХ и кремнийорганического полимера в составе полученных сорбентов (табл. 1).

Таблица 1.

Данные элементного анализа и ИК спектроскопии сорбентов

*- соотношение сополимера ВГЭ-ВХ и кремнийорганического полимера

На микрофотографиях, полученных с помощью СЭМ, видно, что синтезированные материалы состоят из частиц, правильной формы, размер которых составляет от 1,25 до 2,5 мкм (рис.1, 2).

Рис. 1. Электронно-микроскопическое изображение поверхности сорбента на основе ВГЭ-ВХ и БТМ-3

Рис. 2. Электронно-микроскопическое изображение поверхности сорбента на основе ВГЭ-ВХ и ТЭАП

Полученные образцы были исследованы на сорбционную способность по отношению к ионам Pt (IV). Детальное изучение свойств рассматриваемых сорбционных материалов при извлечении Pt (IV) включало определение времени установления сорбционного равновесия и построение изотерм сорбции, на основании которых произведен расчет сорбционной емкости и значений межфазных коэффициентов распределения.

Сорбционная активность синтезированных материалов является результатом не только физической сорбции за счет развитой поверхности кремниевого носителя, но и хемосорбции за счет образования ионно-координированных комплексов Pt (IV) с функциональными группами сорбентов.

Повышение концентрации соляной кислоты в интервале 0.25—3.0 моль/л приводит к понижению сорбционной активности сорбционного материала на основе ВГЭ-ВХ и БТМ-3 за счет повышения устойчивости ацидокомплексов Pt (IV) в растворе [5]. В случае образца ВГЭ-ВХ и ТЭАП концентрация HCl практически не оказывает влияния на его сорбционную активность. При выбранном значении кислотности среды полное адсорбционное равновесие в системах достигается после 3 часов контакта адсорбентов с раствором ацидокомплекса [PtCl₆]^2-.

Максимальную эффективность извлечения Pt (IV) в 1 м. HCl, наибольшие значения сорбционной емкости (70 мг/г) и коэффициента межфазного распределения (1430 см³/г), обнаруживает образец на основе ВГЭ-ВХ и БТМ-3. Сорбционная емкость и коэффициент межфазного распределения образца на основе ВГЭ-ВХ и ТЭАП составили соответственно 28 мг/г и 167 см³/г.

Таким образом, получены новые сорбционные материалы, формирование которых является результатом золь-гель синтеза. Они характеризуются высокой термической и химической стабильностью и проявляют сорбционную способность в кислых растворах по отношению к ионам платины (IV).

Список литературы:

1.Воронков М.Г., Власова Н.Н., Пожидаев Ю.Н. // ЖПХ. - 1996. - Т. 69. - Вып. 5. - С. 705—718.

2.Воронков М.Г., Власова Н.Н., Пестунович А.Е. // ЖОХ. - 1998. - Т. 68. - № 5. - С. 817—821.

3.Зверев М.П. Хемосорбционные волокна. М.: Химия, 1981. - 191 с.

4.Лебедева О.В., Пожидаев Ю.Н., Шаглаева Н.С., Поздняков А.С., Бочкарева С.С. // Химическая технология. - 2010. - Т. 11. - № 1. - С. 20—25.

5.Ливингстон С. Химия рутения, родия, палладия, осмия, иридия, платины. М.: Мир, 1978. - 366 с.

6.Мясоедова Г.В., Савин С.Б. Хелатообразующие сорбенты. М.: Наука, 1984. - 173 с.

7.Халиуллин А.К., Салауров В.Н., Раскулова Т.В. и др. // ЖПХ. -1996. - Т. 69. - № 4. - С. 653—656.