Сорбция ионов лантана природными цеолитами

• Автор: Дампилова, Баярма Викторовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 111 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор
1Л. Сведения о природных цеолитах
1.1 Л. Месторождения цеолитов
1.1.2. Химический состав и структура цеолитов
1.1.3. Минералогическая характеристика цеолитов
1Л .4. Состав и строение цеолитовых туфов
1.1.5. Применение цеолитов
1.2. Общая характеристика редкоземельных элементов
1.2.1. Сырьевые ресурсы РЗЭ
1.2.2. Методы выделения и разделения РЗЭ
1.2.3. Химические свойства РЗЭ
1.2.4. Применение РЗЭ
1.3. Ионный обмен на цеолитах
1.3.1. Ионный обмен РЗЭ на синтетических цеолитах и смолах
1.3.2.Ионный обмен 1- и 2-хзарядных катионов природными
цеолитами
1.3.3. Ионный обмен РЗЭ природными цеолитами
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методика проведения экспериментов и обработка результатов
ГЛАВА 3. Сорбция ионов лантана природными цеолитами и клиноптилолитовым туфом
3.1. Сорбция ионов РЗЭ на цеолитовом туфе
3.2. Химический состав цеолитов и туфа
3.3. Равновесие сорбции ионов лантана цеолитами и туфом
3.3.1. Равновесие сорбции ионов лантана цеолитами
3.3.2. Равновесие сорбции ионов лантана туфом
3.4. Кинетика сорбции ионов лантана цеолитами и туфами
3.4.1. Влияние размеров зерен на скорость сорбции ионов лантана
3.4.2. Влияние концентрации на скорость сорбции ионов лантана
3.4.3. Влияние температуры на скорость сорбции ионов лантана
Глава 4. Исследование лантансодержащих цеолитов и цеолитового туфа
физико-химическими методами
4.1. Рентгеноструктурный анализ
4.2. Термический анализ
4.3. ИК-спектроскопический анализ
4.4. Электронная микроскопия
Выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение
Актуальность исследований. Цеолиты относятся к каркасным алюмосиликатам с трехмерной структурой, пронизанной системой каналов и полостей, благодаря чему обладают хорошо развитой внутренней поверхностью. Цеолиты известны адсорбционными, ионообменными и каталитическими свойствами, которые обуславливают их применение в земледелии, растениеводстве и животноводстве, в охране окружающей среды, в строительной промышленности, в медицине и других областях народного хозяйства.
Ионообменные свойства цеолитов достаточно подробно изучены по отношению к ряду элементов I и II групп Периодической системы Менделеева. Обмен трехзарядных катионов, в частности редкоземельных элементов, исследован на синтетических цеолитах, которые уступают природным цеолитам по радиационной устойчивости и экологической безопасности. Природные цеолиты отличаются низкой стоимостью, доступностью и крупными запасами месторождений. В настоящее время в Российской Федерации учтено 14 цеолитовых месторождений, основная часть которых (74%) сосредоточена в Забайкалье.
Работы, посвященные систематическим исследованиям закономерностей сорбции РЗЭ природными цеолитами, практически отсутствуют. В этой связи, исследования закономерностей сорбции ионов РЗЭ на цеолитах представляют собой теоретический и практический интерес.
Цель работы. Исследование закономерностей сорбции ионов лантана на природных цеолитах и цеолитовых туфах. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить равновесие сорбции ионов лантана из растворов природными цеолитами и цеолитовым туфом.

раствора, температуры и размера зерен на Ма-форме природного клиноптилолита [18]. Равновесие достигается быстрее при обмене щелочных металлов, и время достижения равновесия уменьшается с увеличением концентрации исходного раствора, температуры опыта и уменьшения размера зерен. Основная доля емкости, реализуемая по внешнедиффузионному механизму (60-80%), незначительно зависит от концентрации раствора и фракции цеолита. Найденные зависимости величин кинетических параметров обмена щелочных металлов от условий эксперимента характерны и для щелочноземельных металлов. Предельная скорость обмена для ионов бария в отличие от других щелочноземельных металлов достигается при концентрации внешнего раствора 0,1 М. Энергия активации для щелочноземельных металлов в два раза выше по сравнению с щелочными.
Кинетические параметры выявили зависимость скорости обмена ионов никеля и серебра на модифицированных №- и Н-формах клиноптилолита от
размера зерен и температуры. Никель извлекается клиноптилолитом в виде
* 2+
комплексного иона [№(МН3)6] [106]. Установлено, что основная часть (60-
70%) обменной емкости при обмене ионов никеля реализуется за счет внешнедиффузионного механизма и скорость процесса возрастает с увеличением концентрации раствора, температуры опыта и с уменьшением размера зерен сорбента; при обмене ионов серебра, наоборот, преобладает внутридиффузионный механизм и скорость процесса зависит от температуры. Величина энергии активации для обмена ионов серебра в два раза больше, чем для ионов никеля.
Для морденита, клиноптилолита и эрионита получены кинетические кривые и рассчитаны кинетические параметры обмена катионов: Ыа+—>Сз+; Иа+—>№Г4; 2Иа+—>8г2+; 2№+—>ЯЬ2+ [107]. Лимитирующей стадией процесса является внутрикристаллическая диффузия. При низких содержаниях противоиона основная доля емкости обмена реализуется по