Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 171-176. Transactions of the Kola Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 171-176. Введение Для концентрирования и разделения ионов редкоземельных металлов (РЗМ) применяют широкий спектр различных методов: жидкостную экстракцию, хроматографию, осадительные методы, селективное окисление или восстановление, а также сорбцию [1, 2]. В качестве сорбентов могут применяться модифицированные силикагели, содержащие на поверхности химически закреплённые органические ионообменные и комплексообразующие группы. Например, при обработке силикагелей аминоспиртами за счёт образования связи S i-0 -C [3] на поверхности закрепляется аминогруппа -NH 2 , которая может являться функционально активной, а также выступать в роли якорной группы для последующей поверхностной сборки. Целью работы являлось изучение процесса сорбции ионов лантана (III) из нитратных и сульфатных сред на силикагеле марки АСК, модифицированном этаноламином. М атериалы и методы исследования В работе использовали силикагель марки АСК (СТО 61182334-031-2015), модификацию поверхности моноэтаноламином (ЭА, ТУ 2423-159-00203335-2004) проводили по методике [4]. Для приготовления растворов солей использовали La(N 0 3 ) 3 , NaN 0 3 , Na 2 S 0 4 квалификации ч. д. а. Изучение сорбции на модифицированном силикагеле (АСК-ЭА) проводили аналогично методике [5]. Степень сорбционного извлечения (R, %) рассчитывали по формуле R = (Со Сост) 100, С, значение сорбционной ёмкости (Г, ммоль/г) по формуле ( С - COCT )V г = (1) (2) m где С 0 и Сост — начальная и остаточная концентрации ионов РЗЭ, моль/л; m — масса сорбента, г; V — объём раствора, мл. Кинетические и термодинамические параметры получены для сорбции из нитратных сред при рН 6,5-7,3 и температуре 296, 303 и 313 К. Кинетику сорбции исследовали методом ограниченного объёма раствора [ 6 ]. Для описания кинетики адсорбции применяли уравнения Псевдо­ первого и Псевдо-второго порядков [7]. Для определения термодинамических параметров процесса построенные при оптимальных условиях изотермы адсорбции обрабатывали в линейных координатах уравнений Ленгмюра, Фрейндлиха, Дубинина — Радушкевича и Темкина [ 8 ]. Энергию Гиббса, энтальпию и энтропию сорбции рассчитывали согласно [9]. Рис. 1. Степень сорбционного извлечения ионов La (III) на АСК-ЭА от рН среды: 1 — в отсутствие растворов солей; 2 и 3 — в присутствии 0,1 моль/л NaNO 3 и 0,1 моль/л Na 2 S0 4 (CLa— 0,001 моль/л, т — 20 мин, Т:Ж— 100) выше 90 % наблюдается при рН среды 6,5-8,0 В данных условиях ионы лантана в растворе дальнейший рост содержания N a0H приводит Результаты исследований В интервале рН 1,0—6,0 сорбция ионов лантана (III) незначительная. Увеличение кислотности до 5,0 моль/л серной кислоты приводит к росту извлечения, однако при этом происходит частичное смывание этаноламина с поверхности силикагеля. Сорбция ионов лантана (III) в отсутствие неорганических солей (рис. 1 , кривая 1 ). существуют в форме гидроксокатиона La(0H)2+ [10], к образованию осадка гидроксида лантана. Введение © Заболотных С. А., Горохов В. Ю., Чеканова Л. Г., 2024 172