Дипломная работа: Особенности сорбционного извлечения палладия (II) из хлоридных растворов волокнами ЦМ-А2, Мтилон-Т и ВАГ

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Введение

Одним из перспективных направлений в комплексном решении экологических проблем является разработка высокоэффективных процессов очистки промышленных газовоздушных выбросов, сточных вод и средств индивидуальной защиты органов дыхания. Важную роль в создании этих процессов играют хемосорбционные волокнистые материалы, обладающие более развитой удельной поверхностью, чем у гранулированных сорбентов, обеспечивающей высокие кинетические параметры процессов сорбции. Изучение механизма сорбции платиновых металлов на ионитах с различными функциональными группами является актуальным и этому вопросу в последнее время уделяется особое внимание.

В литературе есть сообщения об изучении механизма сорбции платиновых металлов на азот и серосодержащих волокнах. Однако публикаций об исследовании механизма сорбции платиновых металлов на комплексообразующих сорбентах сравнительно невелико.

Целью данной работы является изучение особенностей сорбционного извлечения палладия (II) из хлоридных растворов волокнами ЦМ-А2, Мтилон-Т и ВАГ. Определение лимитирующей стадии процесса сорбции палладия волокнами, а так же установление механизма сорбции хлорокомплексов палладия (II) на данных волокнах, влияние температуры и способов регенерации сорбентов.

1. Литературный обзор

1.1 Ионообменное равновесие

Ионный обмен - обратимый процесс стехиометрического обмена ионами между двумя контактирующими фазами. Обычно одна из этих фаз ионит, а другая раствор электролита [1].

Если ионит, содержащий только противоионы А, поместить в раствор, содержащий только противоионы В, то ионы А начнут замещаться ионами В из раствора. Через некоторое время установится равновесие: ионит и раствор будут содержать ионы обоих сортов в определенном соотношении. Такое состояние называется ионообменным равновесием[2].

Ионный обмен является обратимой химической реакцией. В соответствии с этим, должно, достигаться состояние равновесия, удовлетворяющее закону действующих масс.

RA + В⁺ ↔ RB + А⁺ ,

где R — матрица ионита с присоединенным к ней фиксированным ионом, А⁺ и В⁺ — подвижные ионы[3].

Ионообменное равновесие обусловлено концентрацией раствора, свойствами ионита и обменивающихся ионов, а также температурой. Селективность ионного обмена проявляется в различии абсолютных значений коэффициентовраспределения ионови, которые для рассматриваемого равновесия можно определить как

и (1),

где и - эквивалентные доли ионов А⁺ и В⁺ в ионите, и - в растворе.

Деля на , получим коэффициент селективности, или константу обмена , которая, зависит от концентрации обменивающихся ионов:

(2).

Введя поправки на коэффициенты активности ионов в растворе и , получают уточненный коэффициент селективности

(3).

Следует отметить, что постоянство значений уточненного коэффициента селективности сохраняется только при данной степени замещения. С изменением величина изменяется. В таких случаях рассчитывают истинную константу обмена:

(4).

Поскольку определениезатруднительно, предлагается избрать стандартное состояние ионита в А- и В- формах, в котором иравны единице.

Истинная константа равновесия обмена разновалентных ионов с зарядами ивыражается уравнением Никольского:

(5),

соответствующая взаимодействию эквивалентного числа ионов ионита и раствора:

На основе теоремы Больцмана Никольский показал, что соотношение коэффициентов активности ионов в твердой фазе не меняется, если свободная энергия их взаимодействия со средой остается постоянной. С известным приближением такое положение справедливо при замещении одного противоиона в ионите на другой, и это позволяет пользоваться для расчета констант обмена уравнением, аналогичным уравнению (3), в котором активности ионов в твердой фазе заменены их концентрациями: