Cорбционная способность слабоосновных анионитов по отношению к ионам некоторых металлов

Ионообменные полимеры широко используются в водоподготовке, теплоэнергетике, гидрометаллургии, металлургии и других производствах. Для удовлетворения нужд этих производств ионообменные полимеры различных марок ввозятся к нам в республику из стран ближнего и дальнего зарубежья (таблица 1). Из данных таблицы 1 полученных нами из Статуправления Узбекистана видно что, несмотря на большое количество ввозимых ионитов различного типа, большинство из них дорогие и требуют особых условий хранения в условиях нашего климата.

Несмотря на значительное число исследований посвященных ионообменному методу извлечения и разделения металлов, решение этой проблемы продолжает оставаться актуальной и первостепенной задачей для гидрометаллургической промыш­ленности. Сорбция на ионообменниках широко применяется в промышленной практике для извлечения молибдена из различных растворов, полученных при переработке бедного сырья, а также извлечение молибдена из различных вод [3].

Возрастающие требования к качеству товарных молибденовых и вольфрамовых концентратов, увеличение роста извлечения металлов и вовлечения в эксплуатацию бедного сырья ставят перед производственниками и научными исследователями задачу разработки экономически целесообразных схем переработки бедных руд. В этом аспекте большой интерес представляет исследование новых импорто­замещающих доступных сорбентов, обладающих достаточно высокими показателями основных свойств и избирательностью по отношению к молиб­дену и вольфраму. В литературе известны работы по сорбционному извлечению молибдена на анионитах различного типа [3; 5] а также на катионитах из различных растворов. Следует отметить, что применение катионитов малоэффективно, т.к. катион «молибденил» (МOО₂⁺) содержится в сравнительно кислых растворах (pH≤1), когда велика концентрация водородных ионов [3]. Более эффективно применение в процессах сорбции молибдена анионитов [3]. В связи с этим представляло интерес изучение сорбции ионов молибдена на синтезированном анионите в зависимости от различных факторов, с целью установления возможности применения его в гидрометалургии молиб­дена. Поликонденспцией меламина с фурфуролом в присутствии дифениламина нами получен новый слабоосновный анионит. Применение в качестве исходного сырья меламина, содержащего триазиновое кольцо, согласно литературным данным, способствует анианиту селективно поглощать ионы молибдена. [5] Наличие в молекуле дифениламина слабоосновных аминов, способствует комплексообразованию анианита с ионами цветных металлов [4].

Таблица 1.

Количество импортируемых ионообменных полимеров в Республику Узбекистан

Использование в качестве сшивающего агента доступного и дешевого вторичного продукта гидро­лизной промышленности Узбекистана гетероцик­лического альдегида фурфурола позволило получить анионит с высокой механической прочностью и устойчивостью к химическим и термическим воздействиям [2]. Полученные результаты по сорбции молибдена на синтезированном анионите сравнивали с данными на промышленном анионите АН-2Ф, рекомендованном для извлечения молибдена из производственных растворов [6] и анионите ФАН, полученном на основе фурфурола и поли­этиленполиамина [1]. Свойства полученного анионита в ОН-форме приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Свойстве исследуемых анионитов

В качестве объекта исследования использовали раствор молибдата аммония с концентрацией С_иссх=1 г/л. Аниониты использовали в ОН^-, SO₄^2-, Cl-формах. Соотношение твердой фазы (анионита) к жидкой фазе (молибдату аммония) было 1:1000, исходный рН раствора молибдата аммония был рН=4,5-5,0. Поглощенное количество молибдена анионитом рассчитывали по разности исходной и равновесной концентрации в растворе. В таблице 3 приведены результаты поглощения молибдена анионитами из чистых растворов молибдата аммония и в присутствии конкурирующих ионов (48 г/л SO₄^2-)

Таблица 3.

Сорбция молибдена анионитами

Данные таблицы 3 показывают, что молибден лучше сорбируется из чистых растворов молибдата аммония, когда анионит в Cl–форме, в указанных условиях высокое значение сорбции молибдена получены на анионите ФАН, (360 мг/г).

Однако в присутствии конкурирующих сульфат-ионов (48 г/л SO₄^2-) сорбция молибдена на ФАНе в Cl-форме уменьшилась на 70 %. Большей избирательностью к молибдену обладает синтезированный анионит, сорбционная способность которого не изменяется – 292-256 мг/г, и в присутствии конкурирующих ионов уменьшилась всего на 10-12% процентов, 50% на анионите АН-2Ф, рекомендованном для извлечения молибдена [6] который по сорбционной способности как из чистых растворов, так и в присутствии конкурирующих ионов уступает синтезированному аниониту.

Далее нами было изучено влияние рН и концентрации конкурирующих ионов на сорбцию молибдена. Влияние рН среды на сорбцию молибдена исследовали в интервале pH от 1 до 10. Нужную величину рН достигали добавлением растворов серной кислоты и аммиака.

Результаты исследований приведены на рис.1, где для сравнения приводятся данные по аниониту АН-2Ф. Анализ кривых рис.1 показывает, что максимальная сорбция молибдена наблюдается в интервале рН=3,2-5,0, сравнение данных по сорбции молибдена синтезированным анионитом в Cl- и SO₄ – формах показывает, что в случае Cl – формы сорбция молибдена несколько подавляется за счет анионного обмена между хлор – и сульфат – ионами, тогда как в SO₄–форме это явление отсутствует. В качестве конкурирующих ионов были выбраны сульфат – и нитрат ионы (в виде NH₄)₂SO₄ и NH₄NO₃ в интервале концентраций от 2 до 50 г/л SO₄^2- и NO₃^- ионов соответственно) обычно сопутствующих в растворах выщелачивания бедных молибден содержащих продуктов [3].

Рисунок 1. Влияние рН раствора на сорбцию молибдена (г/л)

1. Синтезированный анионит. 2. Анионит АН-2Ф.

Таблица 4.

Влияние NO_3, SO ^2-₄- ионов на сорбцию молибдена синтезированным анионитом

Из таблицы 4 видно, что присутствие в растворе увеличивающегося количества NO₃^- – ионов подавляет сорбцию молибдена больше чем сульфат-ионы. В пределах концентрации сульфат – ионов от 2 до 50 г/л сорбция молибдена снижается лишь на 2-5%.

В заключение следует отметить, что синтези­рованный анионит благодаря своим сорбционным свойствам может быть применен в гидрометаллургии молибдена с целью его извлечения.