28 Фев

ФЛОТОЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ САМАРИЯ ИЗ РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

В работе использовали поверхностно-активное вещество — представляющее собой молекулы с ионогенной функциональной группой и органическим радикалом с большим числом атомов углерода – додецилсульфат натрия (NaDS).

В процессе флотоэкстракции поверхностно-активное вещество (ПАВ) взаимодействует с неорганическим ионом (катионом металла) и, образующийся  сублат удаляется из раствора на поверхности пузырька в органическую фазу — изо-октанол. Коэффициент распределения Sm (III) определяется по формуле:

                  (1),

где Ln+3org и Ln+3aqконцентрация Sm (III) соответственно в органической и водной фазах [1,2].

Содержание NaDS в водной фазе определялось  потенциометрическим титрованием с использованием ионоселективного электрода [3].

В качестве титранта использовали раствор цетилтриметиламмония хлорида концентрацией 0,002 моль/кг.

Экспериментальные данные, полученные в процессе флотоэкстракции по зависимости Kраспред. Sm +3 от значения рН раствора, свидетельствуют о том, что в кислой среде извлечение РЗМ практически не наблюдается, так как согласно  значению константы диссоциации додецилсерной кислоты, равному 1,7·10-6 [4], при рН<4,77 додецилсульфат на 90% находится в растворе в молекулярной форме и слабо взаимодействует с катионами металлов.

Таблица 1

Степень извлечения α и коэффициент распределения самария (III) от времени процесса и С0 = 0,001 моль/кг

pH C org Сaq·104 Kp a %
5,1 0,0135 6,6 20,5 33,9
6,1 0,0141 6,3 21,9 35,4
6, 9 0,0314 2,1 146,3 78,5
8,0 0,0392 0,2 2222,3 98,2
9,9 0,0374 0,7 577,0 93,5

На начальной стадии процесса (5-10 минут) удаление ионов самария происходит намного интенсивнее, чем при дальнейшем флотировании. Таким образом, можно найти оптимальное время проведения процесса флотоэкстракции в растворах нитрата самария с начальной концентрацией 0,001 моль/кг. Оно составляет в зависимости от рН раствора от 15 мин. и более. Кинетические кривые процесса флотоэкстракции показывают, что максимальное извлечение ионов самария происходит при рН = 8,0 в течение 30 минут. С течением времени концентрация ионов самария асимптотически приближается к некоторому конечному значению, что характерно для прихода системы в стационарное состояние [5,6].

Кинетические зависимости, представленные на рис. 1, могут быть описаны уравнениями реакции первого порядка, что соответствует теории Познера и Александера [7].

Константы скорости были вычислены по уравнению:

Результаты вычислений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Стационарные концентрации самария в водной фазе и константы скорости флотоэкстракции в зависимости от рН

рН

Сeq, моль×л-1·104

k, мин-1

5,1 6,60 0,007
6,1 6,30 0,006
6,9 2,10 0,022
8,0 0,17 0,760
8,9 0,70 0,033

Первый порядок процесса флотоэкстракции свидетельствует о протекании его в режиме стационарной диффузии, при котором лимитирующей стадией является диффузия извлекаемых частиц в слое Штерна у поверхности пузырьков газа. Адсорбция извлекаемых частиц на границе раствор-воздух описывается адсорбционной моделью Штерна, в рамках которой адсорбция происходит на определенной площади в мономолекулярном слое [8].

 

Работа выполнена согласно государственному заданию Минобрнауки России по проекту № 982 «Развитие термодинамической и кинетической теории межфазного ионного обмена применительно к природным и промышленным объектам» от 11.06.2014 г.

 

Литература:

  1. Lu Y., Zhu X. Solvent sublation: theory and application//Separation and Pyrification Methods. — 2001. — V. 30. — N. 2. — P. 157-189.
  2. C.Б. Саввин./ Арсеназо III.: Атомиздат. — 1966. — С. 265.
  3. С.В. Тимофеев, В.А. Матерова, Л.К. Архангельский // Вестник ЛГУ.- Серия физика, химия. 1978.- № 16.- Вып. 3. — С. 139-141.
  4. Д.Э. Чиркст, О.Л. Лобачева, И.В. Берлинский. //ЖПХ. — 2009. — № 8.- Т.82.-С. 1273-1276. (D.E. Chirkst, O.L. Lobacheva, I.V. Berlinskiy//Russian Journal of Applied Chemistry. 2009. V. 82. N 8. P. 1370—1374.)
  5. Adsorptive bubble separation techniques / R.Lemlich. — 1972.- Academic Press. N-Y., London — 53-59 Р.
  6. L. Lobacheva. Application of solvent sublation for the removal of trace elements in wasterwater //Technische universitat bergakademie Freiberg, Wissenschaftliche Mitteilungen. — V.35. — p.163-166, 2008.
  7. Posner A.M., Alexander A.E. The kinetics of adsorption from solution to air/water interface. // J. Colloid Sci. — 1953. — V. 8. -No. 6. – p. 125-131.
  8. Smith J.S., Valsaraj K.T. The promise of Solvent Sublation// Chem. Eng. Progress. — 1998. — V.94. — N. 5. — p.69-76.
    ФЛОТОЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ САМАРИЯ ИЗ РАЗБАВЛЕННЫХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
    Written by: Лобачева Ольга Леонидовна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 05/06/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.02.2015_02(11)
    Available in: Ebook