Сорбция цветных и редких металлов из хлоридных и фторидно-хлоридных растворов катионитами

• Автор: Пимнева, Людмила Анатольевна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 340 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Ионный обмен на катионитах в процессах сорбции ионов перс ходных и редких металлов
1.1. Неорганические хлориды и фториды, их свойства, поведение и ионное состояние в растворах

1.1.1. Основные свойства хлоридов и фторидов и их поведение в водных растворах

1.1.2. Ионные равновесия в растворах МеГ2МеР3 ЯГЛг Г, ЛГ

1.1.3. Ионные равновесия в растворах МеСМеС НС1 Н

1.2. Ионные равновесия в МеСМеС НС1 П растворах в присутствии фосфорнокислого катионита КФП
1.3. Ионные равновесия в смешанных МеР2 ЯЯ НС1 Н растворах в присутствии фосфорнокислого катионита КФП

1.4. Ионные равновесия в МсСМеС НС1 Н растворах в присутствии

сульфокатионита КУ2х8

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.
ГЛАВА II. Ионообменное равновесие на катионитах.
2.1. Общие сведения по описанию ионообменного равновесия методом построения изотерм
2.2. Ионообменное равновесие в растворах МеГ2 7ГЛГ ЯГ,ЛГ
И на фосфорнокислом катионите КФП
2.3. Ионообменное равновесие в МсСМеС НС1 Н растворах на фосфорнокислом катионите КФП Мб
2.4. Ионообменное равновесие в смешанных ЛсГ2 ЯГ ЯС II раствора
на фосфорнокислом катионите КФП I
2.5. Ионообменное равновесие в МсСМеС НС1 Н растворах на
сульфокатионитс КУ2х8.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА III. Термодинамика ионного обмена на катионитах.
3.1. Общие сведения по термодинамике ионного обмена.
3.2. Термодинамика ионного обмена двухзарядиых ионов металлов на фосфорнокислом катионите КФП
3.3. Термохимическое исследование ионообменных равновссийна фосфорно
кислом катионите КФП.
3.4. Термодинамика ионного обмена двухзарядных ионов металлов на суль
фокатионите КУ2х8
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.
ГЛАВА IV. Кинетика обмена ионов на катионитах.
4.1. Общие сведения но теории кинетики ионного обмена.
4.2. Кинетика сорбции двухзарядных катионов на фосфорнокислом катиони
те КФП.
4.3. Кинетика сорбции трехзарядных катионов на фосфорнокислом катионите КФП
4.4. Кинетика ионного обмена двух и трехзарядных катионов сульфокатио
нитом КУ2х8
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА V. Ионообменная технология извлечения, концентрирования, разделения редких и цветных металлов
5.1. Разделение близких по свойствам элементов и получение высокочистых соединений
5.2. Динамика обмена двухзарядных катионов в хлоридных растворах
5.3. Извлечение и концентрирование цветных и тяжелых металлов из промышленных сточных вод.
5.3.1. Очистка сточных вод операции нанесении медноцинкового покрытия.
5.3.2. Извлечение и регенерация меди из травильных растворов
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА VI. Технология получения высокотемпературных сверхпроводящих порошков
6.1. Синтез купратов иттрия и бария в виде гранулята пиролизом
6.1.1. Условия синтеза купратов иттрия и бария методом ионного обмена
6.1.2. Совместная сорбция ионов иттрия, бария и меди катионитами КФП
и КУ2х8 в динамических условиях
6.2. Термолиз ионита с сорбированными ионами и получение ВТСП гранулята.
6.2.1. Термолиз фосфорнокислого катионита КФП с сорбированными ионами
6.2.2. Термолиз сульфокатионита КУ2х8 с сорбированными ионами
6.3. Микроструктура ВТСП мсталлооксндного порошка.
6.3.1. Микроструктура ВТСП материала на основе катионита КФП.
6.3.2. Микроструктура материала на основе катионита КУ2х8
6.4. Структура ВТСП материала.
6.5. Термодинамические свойства системы 0.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Фториды щелочных металлов растворяют фторид иттрия с образованием двойных солей типа Ме3УГ6 где Ме 3, К,Н 2, 3. Хлорид иттрия образуется при растворении металла, гидроокиси и карбоната в соляной кислоте. Молекула хлорида иттрия в своем составе содержит обычно молекул кристаллизационной воды. Безводный хлорид иттрия гигроскопичен и расплывается на воздухе. Хороню растворим в воде. Хлорид иттрия с хлоридами некоторых других металлов способен кристаллизоваться из растворов в виде двойных хлоридов. Известны двойные хлориды с ЩС1г УС С2 пН 4. Рассмотренные выше сведения по химии водных растворов фтористых и хлористых соединений показывают, что все взятые для исследования элементы образуют прочные фторидные и менее устойчивые хлоридиые комплексные соединения. В условиях невысоких концентраций НС1 у или АГ4ГГ, Г вследствие гидролиза возможно существование положительно заряженных ионов, простых, гидроксогалогенидных и галогенидных. Для большинства двух и трехвалеитиых ионов элементов характерно образование довольно устойчивых комплексных соединений с фтором и другими галогенами. В водных растворах свободные катионы металлов практически не существуют вследствие сильной гидратации. Растворы солей двух и трехзарядных ионов имеют, кислую реакцию, что объясняется гидролизом. На ионное равновесие влияет раствора, концентрация и природа фторсодержащих реагентов. На рис. Для остальных двух и трехзарядных ионов обобщенные диаграммы приведены в опубликованной нами работе 6. МеИ, Лг,0ЯЯр. Рнр. Доля полиядерных комплексов металлов повышается при увеличении концентрации ионов металла 6, времени гидролиза и температуры. МстОНяГп П МеОНн. Процесс дальнейшего замещения гидроксилиоиов с образованием чисто фторидных ионов. Процесс образования более высококоординированных фторидных комплексных ионов. МеГ МеРя. ГЧ. Исходя из выражений 1. Ае0Г Д . ЛИОЯГ 1. О . Рис. МеОНкРГк МетОНк . П 1. МерРРМеигг 1. В растворах, содержащих одновременно несколько соединений, концентрация любого соединения рассчитывается по константам устойчивости соединений и общим концентрациям металла, лиганда и иона водорода . Ме 1 он гЕЕ А,, он ,. Мольная доля каждого образующегося комплекса в растворе, которая определяет долю комплекса от общей концентрации металла, определяется уравнением рт МеЬтСМе. ЛЛгШ. V, V, Л1, . По свойствам фтористоводородная кислота относится к слабодиссоциированной, поэтому часть фтора непосредственно связывается в комплексные ионы с металлом. В связи с этим равновесная концентрация фтора рассчитывалась для различных концентраций 7, Ш4г. Комплсксообразованис в растворах характеризуется функцией образования или средним координационным числом, введенным Н. Бьеррумом 7. При заданных концентрациях лиганда и константы устойчивости комплекса функция образования характеризует глубину комплексообразования. П ,3
Учитывая уравнения 1. А ЛОНтТАи ОЯ . Среднее координационное число и даст среднее число лигандов, связанных с одним ионом металла во всех типах комплексов. Из рассмотренных уравнений следует, что мольные доли свободного металла и различных комплексов при заданных общих константах устойчивости зависят только от концентрации свободного лиганда. Результаты расчета равновесного ионного распределения в растворах фтористоводородной кислоты и ее аммонийных солей представлены табл. Дополнительно были измерены растворов, содержащих фторид металла, ЯЯЯЯ7 и ЯЯ4Г рис. В расчетах использованы константы устойчивости комплексных фторидов металлов и гидроксокомплсксов двух и трехзарядных катионов металлов . Приведенные результаты расчетов в виде соответствующих диаграмм распределения и табличных данных соответствуют химии водных растворов исследованных фтористых соединений металлов. Несмотря на то, что двух и трехзарядные катионы подвержены гидролизу, во фторсодержащих растворах гидроксокатионы существуют в достаточно узкой области высокие значения . Распределение двух и трехвалентных ионов металлов в растворах АеР2Л3ЯГЯЯ4РЯ рассчитано по приведенным зависимостям с использованием ЭВМ. Рис. Значение растворов СиР2а,МпР2в,РеР3би 1пГ3г. Таблица 1.