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

Изменение содержания примесей при сорбционной доочистке фосфорнокислого раствора сорбентом в К+-форме Таблица 4 Раствор Содержание, мг-л -1 Na 2 0 К 2 О MgO CaO SrO Al2O3 Z T 2 O 3 TiO 2 Fe2O3 MnO 1 1 2 1 ,6 30550 6,57 2339 76,9 230 105,9 17,7 1 2 1 3,5 2 49,2 36340 1,72 108 1,7 130 13,3 14,6 97,2 0,7 ThO 2 UO 2 SiO 2 P 2 O 5 F 1 1,50 0,20 24,6 251850 190 2 1,26 0,17 20,5 251700 32 Примечание. 1— исходный раствор; 2 — дочищенный раствор. Из данных табл. 3 и 4 следует возможность эффективной доочистки от примесей щелочноземельных и редкоземельных металлов, а также марганца, в то время как очистка от алюминия, титана, железа, тория и урана за 2 ч не проходит совсем, а за 4 ч хотя и проходит, но в достаточно низкой степени. По-видимому, это объясняется тем, что в исследовавшихся фосфорнокислых растворах основная часть алюминия, титан, железо, торий и уран входят в состав стабильных анионных комплексов или недиссоциированных молекул, в условиях эксперимента с трудом переходящих в катионные комплексы. Это подтверждается также тем (табл. 5), что при электродиализе в двухкамерном электролизёре, в то время как натрий и калий практически полностью мигрировали в католит, основная часть алюминия и всё количество титана, железа, тория и урана оставались в анолите. Вероятно, предположить, что указанные элементы присутствовали в фосфорнокислом растворе либо в виде анионов, либо в виде нейтральных молекул. Таблица 5 Распределение алюминия, титана, железа, тория и урана между продуктами электродиализа в двухкамерном электродиализаторе Раствор Содержание, мг-л-1 Al2O3 TiO2 Fe2O3 ThO2 UO 2 Фосфатно-натриевый раствор Исходный 238,7 23,1 148 1,585 0,190 Анолит 145,3 22,3 141 1,215 0,161 Католит 64,2 0,10 0,001 0,0036 0,0012 Фосфатно-калиевый раствор Исходный 129,9 14,6 97,2 1,258 0,168 Анолит 106,4 14,5 97,0 1,376 0,186 Католит 12,7 0,075 < 0,001 0,003 0,0004 Примечание. Отношение объёмов анодной V и катодной V камер 1 : 1. Электродиализ очищенных растворов, характеризующихся более высоким содержанием щелочных металлов, согласно рис. 1 должен быть более эффективным. А переход к двухкамерной схеме электродиализа повысит его эффективность за счет исключения электромиграции фосфат-ионов из солевого раствора через анионообменную мембрану малодиссоциируемой фосфорной кислоты, особенно из несбалансированных кислых растворов ее фосфатов. Таким образом, процесс очистки фосфорной кислоты в двухкамерном электродиализаторе сводится к удалению из солевого раствора катионов в католит. При этом процесс электромембранной рекуперации фосфорной кислоты может быть описан основной реакцией: Nas PO 4 + 4 H 2 O ± 2e ^ U lO i^ + H 3 PO 4 + NaOH + H2t . Анодная камера Анод Анолит Католит Катод Очевидно, что вместе с натрием и калием из очищаемой фосфорной кислоты в щелочной раствор мигрирует 20-60 % от исходного содержания большинства примесных катионов. Минимальной миграцией в католит характеризуются уран (2,9 %), торий (3,89 %), титан (5 %) и железо (4,4 %). С учетом низких исходных концентраций примесных элементов, суммарно не превышающих 1 г-л-1, после удаления 95-98 % калия и натрия получают довольно чистую фосфорную кислоту. В таблице 7 представлены основные параметры электролиза в зависимости от плотности тока и соотношения потоков анолита и католита при достижении достаточно глубокой очистки фосфорной кислоты от щелочных металлов натрия или калия: до 1,1—1,5 г-л-1 с получением в католите щелочных растворов, содержащих до 100 г-л-1NaOH или KOH. 355