Бондарева В.В., Трошкина И.Д., Волощенко А.С., Чирков А.С.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Palladium sorption from sulphate-chloride mineralized solutions by fibrous material Fiban was investigated. The optimal characteristics have Fiban AK-22 and A-6, time of half-sorption of palladium by it is less than 60 min. The possibility of palladium desorption and repeated use of material was studied.

В гидрометаллургической переработке сырья, содержащего палладий - типичный металл платиновой группы, образуются растворы различного состава, в том числе и сульфатно-хлоридные [1].

При низких концентрациях палладия извлечение можно осуществлять сорбционным методом с использованием ионитов различного типа, в том числе волокнистых, обладающих хорошими кинетическими характеристиками [2, 3].

Целью работы является исследование возможности сорбционного извлечения палладия из сульфатно-хлоридных растворов волокнистыми материалами Фибан, выбор сорбента, обладающего оптимальными равновесными, кинетическими и динамическими характеристиками. Волокнистые сорбенты марки Фибан разработаны Институтом физико-органической химии Академии Наук Беларуси. Они получены путем полимераналогичных превращений полиакрилнитрильных волокон и отличаются развитой системой мезо- и микропор. Диаметр элементарного волокна 20-30 мкм [4, 5], другие свойства ионитов представлены в таблице 1.

В качестве исходного соединения палладия использовали хлорид палладия(II) (PdCl₂) c массовой долей палладия 60.2% (ТУ 2625-048-002050567-2003, ОАО «АУРАТ»).

Сорбцию палладия из солянокислых растворов с различной концентрацией проводили в статических условиях при перемешивании (аппарат для встряхивания марки 6410 М, 300 качаний в 1 мин.). Концентрацию палладия(II) в растворах варьировали от 10^-4 до 10^-2 моль/л. Отношение навески волокна (г) к объёму раствора (мл) составляло 1:300. Во всех случаях использовали свежеприготовленные растворы. Содержание палладия(II) в растворах определяли спектрофотометрическим методом с хлоридом олова(II) [6]. Измерения проводили на электрофотоколориметре КФК-3-1. Данные по сорбции палладия из сульфатно-хлоридных растворов материалами марки Фибан представлены в таблице 2.

Полученные данные показали, что наилучшими сорбционными характеристиками при извлечении палладия из сульфатно-хлоридных растворов обладают аниониты Фибан АК-22 и А-6. Эти материалы были выбраны для дальнейшего изучения их сорбционных характеристик.

Изучено влияние содержания серной кислоты на сорбцию палладия из сульфатно-хлоридных растворов сорбентами Фибан АК-22 и А-6. Показано, что наилучшие показатели сорбции в диапазоне концентрации серной кислоты от 0.005 до 1.5 моль/л наблюдаются при 0.005 моль/л. Уменьшение степени извлечения палладия с 80.0% до 50.0% (Фибан АК-22) и с 92.0% до 53.0% (Фибан А-6) при увеличении кислотности раствора в выбранном диапазоне, можно объяснить конкурирующим влиянием сульфат-ионов.

Таблица 1  Основные характеристики волокнистых материалов Фибан

Таблица 2

Равновесные характеристики сорбции палладия из сульфатно-хлоридных растворов волокнистыми сорбентами Фибан.

Условия: соотношение фаз Т:Ж=1:1000, исходная концентрация палладия – 0.75 моль/л, концентрация серной кислоты 0,005 моль/л, концентрация хлорид-иона - 0.005 моль/л

Методом переменных навесок получена изотерма сорбции палладия из сульфатно-хлоридных растворов волокнистым сорбентом Фибан А-6, имеющая линейную форму (рис. 1). Константа Генри Кг составила (1.58±0.10)×10³ мл/г.

Рис.1. Изотерма сорбции палладия волокнистым сорбентом Фибан А-6 из сульфатно-хлоридных растворов (концентрация серной кислоты - 0.005 моль/л, концентрация хлорид-иона - 0.005 моль/л)

Методом ограниченного объема раствора исследована кинетика сорбции палладия из сульфатно-хлоридных растворов с концентрацией серной кислоты 0.005 моль/л ионитами Фибан АК-22 и А-6.

Интегральные кинетические кривые, имеющие характерную выпуклую форму, представлены на рис. 2 (Фибан А-6) и рис. 3 (Фибан АК-22). Время полусорбции палладия составило 5 мин. для волокнистого ионита Фибан А-6 и 60 мин. для сорбента Фибан АК-22.

Изучена десорбция палладия с волокнистых сорбентов Фибан солянокислыми растворами с концентрацией 4 моль/л. Степень десорбции палладия за один контакт с сорбента Фибан А-6 составила 53%, с Фибан АК-22 - 92%. Повторное использование волокна невозможно вследствие разрушения материала.

Были проведены эксперименты по динамическому концентрированию палладию сорбентами Фибан АК-22 и А-6. Сорбцию и десорбцию проводили в колонке объемом 5 мл. Раствор подавали сверху вниз под атмосферным давлением, поддерживая, среднюю скорость 5 мл/мин. Содержание палладия определяли по уравнению материального баланса с учетом данных по концентрации металла в исходном растворе и после пропускания его через колонку. Степень концентрирования палладия из сульфатно-хлоридных растворов составила 24 для сорбента Фибан АК-22 и 20 для А-6.

Рис. 2. Интегральная кинетическая кривая сорбции палладия волокнистым сорбентом Фибан А-6 из сульфатно-хлоридных растворов (концентрация серной кислоты - 0.005 моль/л, концентрация хлорид-иона - 0.005 моль/л)

Рис. 3. Интегральная кинетическая кривая сорбции палладия волокнистым сорбентом Фибан АК-22 из сульфатно-хлоридных растворов (концентрация серной кислоты - 0.005 моль/л, концентрация хлорид-иона - 0.005 моль/л)

Таким образом, волокнистые иониты марки Фибан АК-22 и Фибан А-6 могут быть рекомендованы для извлечения палладия из сульфатно-хлоридных растворов.

Литература

1. Котляр Ю.А., Меретуков М.А., Стрижко Л.И. Металлургия благородных металлов: Учебник. В 2-х кн. Кн. 2 . М.: МИСИС, Издательский дом «Руда и Металлы», 2005. -392 с.
2. Буйновский А.С., Ковыркина Т.В., Агеева Л.Д., Колпакова Н.А. Концентрирование золота и металлов платиновой группы на углеродных сорбентах. Северск: СГТИ, 2005. - 110 с.
3. Лосев В.Н., Бараш А.Н., Волкова Г.В., Бахвалова И.П., Жарова Л.А. Сорбция палладия(II) из хлоридных растворов волокнистыми сорбентами // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. Т. 42. Вып. 2, 1999. - С. 41-44.
4. Солдатов В.С., Сергеев Г.И. Волокнистые иониты - перспективные сорбенты для выделения ионов тяжелых металлов из водных растворов // ЖВХО. № 1, 1990. - С. 101-106.
5. Омельченко Т.Н., Елинсон И.С., Мартинович В.И., Солдатов В.С., Цыганков В.И. Сорбция ионов тяжелых металлов ионообменными волокнистыми материалами ФИБАН // Весцi нацыянальнай акадэмii навук Беларусi. Серыя хiмiчных навук. № 3, 1999. - С. 63-68.
6. Гинзбург С.И., Езерская Н. А., Прокофьев И.В., Федоров Н.В., Шленский В.И., Бельский Н.К. Аналитическая химия платиновых металлов. М.: Наука, 1972. - 613 с.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья