Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

извлечения платиновых металлов наиболее перспективны хелатообразующие, отличающиеся высокой избирательностью и прочностью связывания элементов. Их свойства зависят, главным образом, от природы функциональных групп и условий эксперимента. Широкое распространение получили хелатообразующие волокнистые сорбенты с полиакрилонитрильной матрицей. Их применение способно значительно повысить эффективность сорбционного выделения. Нами изучены сорбционные свойства полиакрилонтрильных волокон ФИБАН АК-22 и А-5, которые синтезированы в Институте физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси. Данные сорбенты обладают хорошей кинетикой и перспективны для извлечения благородных металлов (БМ) [1]. Основные свойства волокон представлены в табл. 1. Это материалы с полиакрилонитрильной матрицей и аминогруппами различной силы, они представляют собой штапельное нетканое иглопробивное полотно, обладающее хорошей стойкостью к агрессивным средам и органическим растворителям. Волокно АК-22 устойчиво по отношению к концентрированным растворам HCl, H2SO4, Na2CO3, в концентрированном NaOH подвергается гидролизу с накоплением карбоксильных групп, не разрушается в циклах кислотно-содовой обработки, увлажнения - высушивания и выдерживает кратковременный нагрев до 140°C. Моноволокна ФИБАН имеют диаметр 20-30 мкм, что соответствует гранулированному иониту с дисперсностью 300 меш. Скорость процессов на данных волокнах выше, чем на гранулированных ионитах, при этом они не испытывают высокого сопротивления фильтрующего слоя потоку жидкости. ФИБАН A-5 также иглопробивное нетканое полотно, которое может содержать в качестве примесей SO2, HCl, HF, органические кислоты. Таблица 1. Свойства волокон ФИБАН Тип волокна ФИБАН А-5 ФИБАН АК-22 Полимерная матрица Полиакрилонитрильное волокно Тип Полифункциональный с преобладанием определенных аминогрупп Функциональная группа N(CH3)2, = n h , - c o o h =N, =NH, -NH 2 , - COOH Физическая форма Нетканое полотно, светло-желтое Нетканое полотно, светло-желтое Статическая обменная емкость, мг-экв/г 4.2 (по -NR2) 0.5 (по -COOH) 3.5 (по аминогруппам) 1.0 (по -COOH) Набухание, г Н20 /г ионита 1.4 0.7 Рабочий интервал pH 1-8 1-8 Максимальная температура работоспособности, °С 80 80 (кратковременный нагрев до 1400С) Осмотическая стойкость Не разрушается в циклах кислотно-содовой обработки, увлажнения - высушивания Основные исследования были направлены на изучение равновесий в системах ФИБАН - хлоридный и ФИБАН - хлоридно-сульфатный раствор и оценку влияния хлорид- и сульфат-ионов на степень извлечения и коэффициенты распределения благородных металлов - платины (IV), палладия (II), родия (III), рутения (IV), иридия (IV) и осмия^'У). В качестве исходных реагентов использовали: PdCl2, RhCl3-4H2O, Ru(OH)Cl3, H2PtCl6-6H2O, IrCl4-H2O, K 2 OsCl 6 . Модельные растворы готовили непосредственно перед проведением эксперимента. Сорбционное концентрирование проводили в статическом режиме при комнатной и повышенной температуре (800С). Для оценки избирательности извлечения БМ изменяли концентрацию соляной и серной кислоты и рН растворов при постоянной концентрации хлорид-иона. Массовую концентрацию благородных металлов определяли методами атомно-эмиссионной спектрометрии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой на приборах Optima 8300 и ELAN-9000 DRC-е (Перкин Элмер, США). В результате эксперимента были определены степени извлечения и рассчитаны коэффициенты распределения Pt(IV), Pd(II), Ru(IV), Rh(III), Os(IV) и Ir(IV) в системах ФИБАН АК-22 - водный раствор и ФИБАН А-5 - водный раствор и получены их зависимости от концентрации соляной, серной кислоты и pH равновесного раствора. Волокна ФИБАН обладают быстрой кинетикой. Время полусорбции палладия, родия и иридия при комнатной температуре, а осмия и платины при нагревании в системах ФИБАН АК-22 - водный раствор составляет несколько минут, рутения - порядка 20 мин. В таблице 2 указаны диапазоны рН и концентрации соляной кислоты, при которых достигаются максимальные значения степени извлечения (^max) элементов и соответствующие коэффициенты распределения (Kd max). ФИБАН АК- 22 одинаково эффективно извлекает не только Pt и Pd, но и иридий, что не характерно для большинства сорбционных материалов. На основании полученных зависимостей групповому извлечению платиновых металлов ФИБАН АК-22 соответствует рН ~3, а ФИБАН А-5 - рН ~3.5 при температуре 200С и рН 3-5 при температуре 800С. 327