Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

Распределение компонента между сорбентом и раствором определяется коэффициентом распределения, характеризующим отношение равновесных концентраций компонента в сорбенте и растворе: K d = С (3) где mc и тр — масса компонентов в равновесном сорбенте и растворе; Vp— объём раствора; Vc — объём сорбента; Сси Ср— равновесные концентрации компонента в сорбенте и растворе соответственно. Масса поглощённого сорбентом компонента прямо пропорциональна коэффициенту его распределения, концентрации в растворе mp/Vp и объёму сорбента Vc: К d - mp V mc у V p . (4) Качественно закономерности сорбции компонентов в процессе сорбционной конверсии представлены на рисунке. Концентрация сорбируемого компонента С в растворе невелика и, как отмечалось выше, Р1 постепенно снижается (кривая I), но не так заметно, как при обычной статической сорбции, так как продолжается растворение минерала. С другой стороны, по мере насыщения сорбента, чтобы сорбция продолжалась, требуется всё большая текущая концентрация компонента в растворе Ср = Cc / K d (кривая II). Когда Ср и Ср сравняются, процесс сорбционной конверсии прекратится. При этом будет достигнута предельно возможная концентрация компонента в сорбенте. Если сорбционная конверсия материала не завершилась, расход сорбента потребуется увеличить. Изменение во времени Ср и Ср В насыщенном сорбенте концентрация компонента определяется его видом, составом подвергающегося сорбционной конверсии минерала, кислотностью раствора, видом использующейся в процессе минеральной кислоты. Кроме того, различные компоненты при сорбции конкурируют, поэтому их сорбция определяется не только свойствами конкретного катиона, но и катионным составом раствора, а также кислотностью, влияющей на состав и устойчивость образуемых элементом катионных комплексов. Хотя достаточно распространена точка зрения, что сульфокатионитом сорбируются катионы Mеи+, показано, что из низкоконцентрированных сульфатных сред РЗЭ сорбируются не только в виде катионов Tr3+, но также, хотя и в значительно меньшей степени, в виде катиона TrSO4+ [1], а из азотно-фосфорнокислых растворов, образующихся в процессе азотнокислотной переработки хибинского апатитового концентрата, полизарядные металлы сорбируются в виде положительно заряженных комплексов (вероятно, однозарядных), содержащих нитратные или/и фосфатные лиганды [2]. При этом составы доминирующего в растворе и сорбируемого комплексов могут не совпадать. Информация о составе комплексов титана, циркония, гафния, ниобия, тантала в таких растворах, возможности их сорбции сульфокатионитом, составе и заряде сорбируемых комплексов очень ограничена. В таблице приведены рассчитанные по уравнению (3) на основе полученных экспериментальных данных значения коэффициентов распределения Kd для некоторых исследованных процессов. Величины Kd основных редких и примесных металлов в процессах сорбционной конверсии редкоземельного сырья № п/п Среда t, 0C Kd Na К Mg Ca Sr Al Ti Fe Zr Hf Nb Mn Th U ZTr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 1 2 13 14 15 16 17 18 Фторфосфатный редкоземельный концентрат 1 2 мас. % H 2 SO 4 2 0 1,53 - 3,87 9,3 - 0,50 - 0,75 - - - - 17,8 0,63 35,4 Фосфатный концентрат РЗЭ (азотнокислотная переработка хибинского апатитового концентрата) 2 2 мас. % HNO 3 80 3,57 - 35,6 19,4 - 11,1 3,05 7,21 - - - - 5,75 5,71 22,9 3* 2 мас. % HNO 3 80 3,05 - 2,23 39,2 - 2,67 0,11 5,61 - - - - 3,21 7,52 37,8 156