Изучение кинетики сорбции палладия из нитритно-нитратных растворов

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Химия
Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

6. Frenzel? W. Gas-diffusion separation and flow injection potentiometry. A fruitful alliance of analytical methods // Fresenius J. Anal. Chem. — 1990. — V. 336. — P. 21−28.
7. Frenzel? W. Membrane based gas sampling and analysis coupled to continuous flow systems // Fresenius J. Anal. Chem. — 1992. — V. 342. — P. 817−821.
8. Strong, D.L. Electrodialitic eluent generation and suppression. Ultralow background conductance suppressed anion cromatograthy| Strong D. L., Young C.U., Dasgupta P.K. // J. Cromatogr. — 1991. — V. 546, № 1−2. — P. 159−173.
9. Москвин, Л. Н. Методы разделения и концентрирования в аналитической химии| Л. Н. Москвин, Л. Г. Царицына. — Л.: Химия, 1991. — 256 с.
10. Хванг, С. -Т. Мембранные процессы разделения/ С. -Т. Хванг, К. Каммермейер. — М.: Химия, 1981. — 464 с.
УДК 541. 183
В. В. Бондарева, А. С. Чирков, И. Д. Трошкина,
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ СОРБЦИИ ПАЛЛАДИЯ ИЗ НИТРИТНО-НИТРАТНЫХ РАСТВОРОВ
Palladium sorption from nitrite-nitrate acid solutions by macroporous ionite Lewatit TP-207 was investigated. It was shown that dependence of capacity of sorption material on concentration of nitric acid solutions is changed slightly at 0. 1−6 mol/l. Kinetics characteristics of material at concentration of nitric acid 3 mol/l was studied. Coefficient of diffusion and energy of activation were obtained.
Изучена сорбция палладия макропористым катионитом Lewatit ТР-207 из растворов с различной концентрацией азотной кислоты. Установлено, что емкость сорбента от концентрации азотной кислоты изменяется незначительно в диапазоне кислотности 0,1−6 моль/л. Изучены кинетические характеристики сорбции палладия при содержании кислоты в растворе 3 моль/л. Рассчитаны коэффициенты диффузии палладия в ионите и энергия активации процесса.
Первые публикации по выделению металлов платиновой группы из отработавшего топлива атомных электростанций появились около 50 лет назад. В них обосновывалась необходимость извлечения палладия, родия и рутения, выход которых при делении урана достаточно велик и составляет килограммы на тонну топлива.
Этим обусловлена потребность в разработке гидрометаллургических методов селективного извлечения осколочного палладия из высокоактивных водно-хвостовых растворов — рафинатов Пурекс-процесса, получаемых при переработке отработавшего ядерного топлива. Водно-хвостовые растворы содержат 2−3.5 моль/л азотной кислоты, до 5 ммоль/л палладия (II), а также до 10 ммоль/л радиолитической азотистой кислоты.
Целью работы является изучение кинетики сорбции палладия ионитом Леватит Т Р 207 при его извлечении из нитритно-нитратных растворов.
Сорбент Lewatit ТР 207 — слабоосновная макропористая ионообменная смола на основе сшитого полистирола, содержащая группы иминодиуксусной кислоты.
Сорбцию палладия из нитритно-нитратных растворов с различной концентрацией азотной кислоты проводили в статических условиях при перемешивании на аппарате для встряхивания «Экрос» марки 6410 М (300 качаний в 1 мин.). Концентрацию пал-
4 2
ладия (П) в растворах варьировали от 10- до 10- моль/л. Отношение навески сорбента (г) к объёму раствора (мл) составляло 1: 1000. Во всех случаях использовали свеже-
приготовленные растворы палладия. Содержание тлладия (П) в растворах определяли фотометрическим методом в присутствии хлорида олова (П). Измерения проводили на электрофотоколориметре марки КФК-3−1.
Предварительно было изучено влияние концентрации азотной кислоты в интервале 0,1−6 моль/л на сорбцию палладия катионитом Lewatit ТР-207. По данным полученной зависимости (рис. 1) можно сделать вывод о ее незначительном влиянии на сорбционную емкость материала по палладию.
Снижение сорбционной емкости ионита при переходе в область меньших концентраций азотной кислоты (& lt- 3 моль/л), вероятно, объясняется присутствием в растворе акванитратокомплексов палладия с малым реакционным зарядом.
Кинетику сорбции палладия катионитом Lewatit ТР-207 изучали методом ограниченного объема раствора при соотношении фаз сорбента к раствору Т: Ж = 1: 1000 (г: мл). Состав раствора следующий: начальная концентрация палладия — 0,3 ммоль/л, концентрация азотной кислоты — 3 моль/л, концентрация нитрит-ионов — 10 ммоль/л. Кинетику сорбции изучали в интервале температур 20−60 оС. Емкость сорбента по палладию рассчитывали по материальному балансу с учетом разности концентраций палладия в исходном и конечном растворах и соотношения фаз. Время полупревращения при сорбции палладия на ионите рассчитывали графически, исходя из интегральных кинетических кривых сорбции.
0,12
I.
ш'- 0,08 ^
н
0 0,06 й
1
I 0,04
в
:
«0,02
э
о
о-
0 0 1 2 3 4 5 6 7 Конценфациязэогнойкислогы, моль/л
Рис. 1. Влияние концентрации азотной кислоты на извлечение палладия катионитом марки Lewatit ТР-207
Рис. 2. Интегральная кинетическая кривая сорбции палладия ионитом Lewatit ТР-207 из нитритно-нитратных растворов с концентрацией азотной кислоты3 моль/л. Начальная концентрация палладия -0,3 ммоль/л. Температура 60 0С
Характерная интегральная кинетическая кривая сорбции палладия катионитом Lewatit ТР-207 при температуре 60 оС представлена на рис. 2. Влияние температуры на время полупревращения отражают данные табл. 1.
В предположении, что внутренняя диффузия лимитирует процесс сорбции палладия были рассчитаны коэффициенты внутренней диффузии палладия катионитом Lewa-ТР-207.
Расчет коэффициентов внутренней диффузии проводили по формуле:
Б = Бо ¦ Я2
Т 0,5
где Б — коэффициент внутренней диффузии палладия в катионите, м /с- Бо — критерий гомохронности, равный 0,03 при степени насыщения сорбента 0,5- Я — радиус гранул сорбента, м- т 05 — время полупревращения, с.
Табл. 1. Кинетические характеристики сорбции палладия на макропористом катионите Lewatit ТР-207 при различных температурах
Температура, оС Время полупревращения, мин. Бвнутр, 10−12 м2/с Еср. каж., кДж/моль
20 90 0,5 10,7±1,4
40 70 0,7
60 50 1,1
Условия: начальная концентрация палладия — 0,3 ммоль/л, концентрация азотной кислоты —
3 моль/л, концентрация нитрит-ионов — 10 ммоль/л
Значения рассчитанных коэффициентов диффузии палладия в ионите, имеющие порядок 10−12 — Ю-13 м/с свидетельствуют о протекании сорбции во внутридиффузион-ной области.
По уравнению, подобному уравнению Аррениуса была рассчитана кажущаяся энергия активации сорбции палладия катионитом Lewatit ТР-207. Значение средней кажущейся энергии активации представлено в табл.1.
Б = • е /кт
где Б и Бо — коэффициенты внутренней диффузии палладия в сорбент, м2
/с- Еакт
кажущаяся энергия активации сорбции палладия, Дж/моль- Я -газовая постоянная, равная 8,31 441 Дж/мольК- Т — температура, К.
На основе полученных данных можно сделать вывод о том, что сорбция палладия, находящегося в нитритно-нитратном растворе в форме аквакатиона, катионитом Lewa-tit ТР 207 в интервале температур от 20 до 60 °C лимитируется стадией внутренней диффузии. Рассчитанная средняя кажущаяся энергия активации сорбции палладия составила (10,7 ± 1,4) кДж/моль.
УДК 669. 849
А. В. Плевака, И. Д. Трошкина, Л.А. Земскова*
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия *Институт химии Дальневосточного отделения РАН, Владивосток, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ СОРБЦИИ РЕНИЯ ХИТОЗАН-УГЛЕРОДНЫМ МАТЕРИАЛОМ ИЗ СУЛЬФАТНО-ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ
The dynamic of rhenium sorption from sulphate-chloride solutions by carbon fibrous material that has been obtained by electrochemical processing with chemical modification surface of carbon fiber Actylene by chitosan has been studied.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой