Способ сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из водных растворов.

Способ сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из водных растворов.

Реферат

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно, к способам сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из растворов.

Удаление токсичных элементов из разнообразных природных и техногенных объектов является неотъемлемой задачей многочисленных процессов металлургии. Трудность удаления разнородных по природе элементов-токсикантов заключается в том, что нет удовлетворяющих химических способов, позволяющих одновременно и полностью извлекать элементы с разными химическими свойствами.

Известны способы извлечения с целью анализа токсичных элементов, в том числе селена, теллура, из растворов с помощью элементной серы /1. ГОСТ СССР 12645.11-86. Метод определения селена. //2. ГОСТ СССР 12645.12-86. Метод определения теллура. /. В указанных источниках описано извлечение селена и теллура соосаждением с элементной серой. Основным недостатком предложенного способа является невозможность совместного извлечения селена и теллура, т.к. извлечение каждого из этих элементов требует создания индивидуальных условий.

Совместное извлечение селена и теллура указанным методом возможно при модификации способа, описанном в /3. Б.Я. Каплан, О.А. Ширяева. Определение селена в полупроводниковых соединениях типа A3 В5 и в их компонентах методом полярографии с переменным током. Заводская лаборатория №10, с. 1178, 1970/. Недостатком указанных способов является то, что мышьяк данными способами полностью не извлекается.

Возможность одновременной сорбции мышьяка, селена и теллура в сочетании с высокой емкостью и селективностью предоставляет способ извлечения на полимерном тиоэфире /4. Шестаков В.А., Малофеева Г.И., Петрухин О.М. и др. Ж. аналит. химии, 1083, т. 38, №12, с. 2131. /. Высокие показатели емкости и прочности образующихся комплексов сорбента с МПГ обусловлены наличием атомов серы в молекулах сорбента. Связь сорбируемых элементов с атомами серы сорбента настолько прочна, что десорбция не происходит даже в концентрированной соляной кислоте, что дает возможность извлекать ряд элементов из сильнокислых сред. Недостатком тиоэфирных сорбентов является необходимость длительного применения высоких температур (кипение), что опасно потерей извлекаемых элементов за счет летучести их соединений при повышенных температурах.

Более эффективны для извлечения селена, теллура и мышьяка аминотиоэфирные сорбенты, имеющие в своем составе атомы азота и серы одновременно. В этом случае сера обеспечивает прочность комплекса сорбента с элементом, азот способствует быстрому установлению координационных связей. Высокая эффективность указанных соединений связана со специфической стерической формой молекул сорбентов /5. М.В. Афонин, С.А. Симанова, Н.М. Бурмистрова, О.А. Ширяева, Ю.А. Карпов, Ю.С. Дальнова, Н.С. Панина. Сорбционное извлечение хлорокомплексов иридия (|II) и иридия (IV) новым сероазотсодержащим сорбентом. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, №9, т. 74, с. 3, 2008/. Достоинство способа - в отсутствии необходимости применения повышенных температур, процесс сорбции протекает при комнатной температуре, что устраняет опасность потери элементов за счет летучести. Недостатком способа является низкая скорость сорбции извлекаемых элементов при низких температурах, что приводит к увеличению времени процесса.

Известен способ интенсификации сорбции элемента на аминотиоэфирных сорбентах без применения повышенных температур, с помощью введения иодид-ионов в раствор /6. Иващенко А.А., Дальнова Ю.С, Алексеев СВ. и др. Способ интенсификации сорбционного процесса благородных металлов на сорбентах типа тиоэфиров и аминотиоэфиров. /

Патент РФ №2205239, 2003/. Указанный способ выбран прототипом заявляемому.

Сущность известного способа - во введении в раствор, содержащий платину, иодидов щелочных металлов перед внесением сорбента. Скорость сорбции платины при этом увеличивается и полнота извлечения элемента достигается за меньшее время. Известно, что иодид-ион способствует большей эффективности действия аминотиоэфирных сорбентов и при сорбции ряда других элементов.

Недостатком указанного способа является нежелательность усложнения раствора дополнительным анионом, могущим взаимодействовать с широким рядом элементов, присутствующих в растворах выщелачивания, с образованием нерастворимых (например, иодид палладия) соединений.

Техническим результатом является способ сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка на аминотиоэфирных сорбентах, лишенный указанного недостатка.

Техническим решением является применение солей индия для интенсификации процесса сорбции селена, теллура и мышьяка на аминотиоэфирных сорбентах.

Сущность способа - во введении растворимых соединений индия в раствор извлекаемых элементов перед сорбцией. Количество соединений индия должно превышать количество извлекаемых элементов в растворе. При комнатной температуре наблюдается более быстрое достижение полного извлечения указанных элементов из раствора. Применение индия в катионной форме исключает возможность нежелательных взаимодействий с образованием нерастворимых соединений.

Эффект влияния соединений индия на сорбцию элементов аминотиоэфирными сорбентами неизвестен.

Количество индия, необходимого для достижения заявляемого эффекта, находится в пределах от 1 до 2 массовых количеств по отношению к количеству извлекаемых элементов. Ниже нижнего предела эффект недостаточно выражен, а при концентрациях индия выше верхнего предела дополнительного усиления эффекта не происходит.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

В 200 мл 0,1 молярного раствора соляной кислоты вводили 1 мг селена, 1 мг теллура, 1 мг мышьяка, растворенных в минеральных кислотах, 6 мг индия в виде солянокислой соли, затем вносили 200 мг аминотиоэфирного сорбента формулы С8 H16 N2 S4 при комнатной температуре и выдерживали в указанных условиях в течение 1 часа, отбирая пробу раствора по 1 мл через каждые 15 минут для анализа на селен, теллур, мышьяк. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 2.

В 200 мл 0,1 молярного раствора соляной кислоты вводили 1 мг селена, 1 мг теллура, 1 мг мышьяка, растворенных в минеральных кислотах, 3 мг индия в виде солянокислой соли, затем вносили 200 мг аминотиоэфирного сорбента формулы С8 H16 N2 S4 при комнатной температуре и выдерживали в указанных условиях в течение 1 часа, отбирая пробу раствора по 1 мл через каждые 15 минут для анализа на селен, теллур, мышьяк. Результаты представлены в таблице 1.

Пример 3.

В 200 мл 0,1 молярного раствора соляной кислоты вводили 1 мг селена, 1 мг теллура, 1 мг мышьяка, растворенных в минеральных кислотах, затем вносили 200 мг аминотиоэфирного сорбента формулы С8 H16 N2 S4 при комнатной температуре и выдерживали в указанных условиях в течение 1 часа, отбирая пробу раствора по 1 мл через каждые 15 минут для анализа на селен, теллур, мышьяк.

Результаты представлены в таблице 1.

Пример 4.

В 200 мл 0,1 молярного раствора соляной кислоты вводили 1 мг селена, 1 мг теллура, 1 мг мышьяка, растворенных в минеральных кислотах, 100 мг индия в виде солянокислой соли, затем вносили 200 мг аминотиоэфирного сорбента формулы С8 H16 N2 S4 при комнатной температуре и выдерживали в указанных условиях в течение 1 часа, отбирая пробу раствора по 1 мл через каждые 15 минут для анализа на селен, теллур, мышьяк. Результаты представлены в таблице 1.

Результаты экспериментов показали, что присутствие индия в определенных количествах способствует увеличению скорости сорбции селена, теллура и мышьяка на аминотиоэфирном сорбенте формулы С8 H16 N2 S4. Эффект выражен, если количество индия равно или превышает количество извлекаемых элементов в 2 раза и более. При содержании индия менее, чем количество суммы извлекаемых металлов, эффект снижается. Значительное превышение содержания индия над содержанием извлекаемых металлов не оказывает дополнительного увеличения скорости по сравнению с двухкратным превышением.

Способ сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из водных растворов, включающий сорбцию извлекаемых элементов на сорбентах аминотиоэфирного типа, при этом сорбцию ведут с использованием интенсифицирующего агента, в качестве которого используют водорастворимые соли индия, взятые в количестве, превышающем количество извлекаемых элементов в 2 раза и более.