Извлечение ионов металлов сорбентами на основе сульфоэтилированного полиаминостирола
Аннотация
Настоящая работа посвящена комплексному исследованию физико-химических
свойств сорбентов на основе сульфоэтилированного полиаминостирола в зависимости от
степени их модифицирования.
Весовым методом исследовано набухание сорбентов на основе сульфоэтилирован-
ного полиаминостирола со степенью замещения атомов водорода аминогрупп 0.5, 0.7, 0.9
и 1.0 (далее СЭПАС 0.5, 0.7, 0.9 и 1.0, соответственно). Показано, что степень набухания
сорбентов увеличивается с увеличением степени сульфоэтилирования полиаминостирола.
Методом обратного кислотно-основного титрования определена статическая и ди-
намическая обменная емкость СЭПАС по гидроксид-ионам. Значения, полученные в ста-
тических условиях, лежат в интервале 2.32–2.79 ммоль/г, в динамических – в интервале
2.06–2.28 ммоль/г.
Изучена селективность исследуемых сорбентов по отношению к ионам серебра (I),
меди (II), кадмия (II), никеля (II), кобальта (II), цинка (II), кальция (II), стронция (II), маг-
ния (II), бария (II) в различных буферных средах при их совместном присутствии в рас-
творе. Установлено, что в аммиачном буферном растворе СЭПАС выступает как сорбент
для группового извлечения ионов меди (II) и серебра (I), а в аммиачно-ацетатном – прояв-
ляет большую селективность по отношению к ионам серебра (I). На основании расчета
коэффициентов селективности показано, что при увеличении степени модифицирования
полиаминостирола увеличивается селективность серебра (I) по сравнению с медью (II).
Изучена кинетика сорбции ионов переходных и щелочноземельных метал-
лов СЭПАС при совместном присутствии в аммиачно-ацетатном буферном растворе.
Установлено, что 60 минут контакта фаз достаточно для установления равновесия в си-
стеме «сорбент - раствор солей металлов», при этом достигается степень излечения ионов
серебра (I) СЭПАС, равная 83.9–98.5 %. Проведена математическая обработка кинетиче-
ских кривых сорбции ионов меди (II) и серебра (I) моделями диффузионной и химической
кинетики. Показано, что скорость процесса сорбции серебра (I) и меди (II) СЭПАС лими-
тируется стадией химического взаимодействия ионов металлов с функциональными груп-
пами сорбентов.
Исследовано извлечение ионов щелочноземельных и переходных металлов СЭПАС
в динамическом режиме при совместном присутствии в аммиачно-ацетатном буферном растворе. Установлено, что динамическая емкость и селективность сорбции ионов сереб-
ра (I) СЭПАС увеличиваются с увеличением степени его модифицирования в присутствии
ряда мешающих ионов переходных и щелочноземельных металлов. Полученные зависи-
мости обработаны с помощью математических моделей Адамса-Бохарда, Томаса и Юна-
Нельсона. В результате рассчитаны параметры сорбции меди (II) и серебра (I): константы
скорости сорбции, динамические емкости по ионам меди (II) и серебра (I), время, необхо-
димое для выхода 50 % сорбата.
Исследовано влияние различных факторов на селективность сорбции меди (II) и
серебра (I) сульфоэтилированными полиаминостиролами в динамических условиях. Уста-
новлено, что наибольшей селективности сорбции серебра (I) по сравнению с медью (II)
отвечает скорость пропускания раствора 2 см3/мин. Также показано, что селективность
сорбции серебра (I) возрастает при уменьшении массы исследуемого сорбента.
Исследованы регенерационные свойства СЭПАС в динамических условиях. Уста-
новлено, что при обработке СЭПАС раствором азотной кислоты с концентрацией
1 моль/дм3 объемом 70.0 см3 достигается полная регенерация сорбента.
Проведена апробация СЭПАС 1.0 для определения серебра (I) в реальном объекте в
динамических условиях. Показана возможность использования сорбента для количествен-
ного концентрирования серебра (I).
свойств сорбентов на основе сульфоэтилированного полиаминостирола в зависимости от
степени их модифицирования.
Весовым методом исследовано набухание сорбентов на основе сульфоэтилирован-
ного полиаминостирола со степенью замещения атомов водорода аминогрупп 0.5, 0.7, 0.9
и 1.0 (далее СЭПАС 0.5, 0.7, 0.9 и 1.0, соответственно). Показано, что степень набухания
сорбентов увеличивается с увеличением степени сульфоэтилирования полиаминостирола.
Методом обратного кислотно-основного титрования определена статическая и ди-
намическая обменная емкость СЭПАС по гидроксид-ионам. Значения, полученные в ста-
тических условиях, лежат в интервале 2.32–2.79 ммоль/г, в динамических – в интервале
2.06–2.28 ммоль/г.
Изучена селективность исследуемых сорбентов по отношению к ионам серебра (I),
меди (II), кадмия (II), никеля (II), кобальта (II), цинка (II), кальция (II), стронция (II), маг-
ния (II), бария (II) в различных буферных средах при их совместном присутствии в рас-
творе. Установлено, что в аммиачном буферном растворе СЭПАС выступает как сорбент
для группового извлечения ионов меди (II) и серебра (I), а в аммиачно-ацетатном – прояв-
ляет большую селективность по отношению к ионам серебра (I). На основании расчета
коэффициентов селективности показано, что при увеличении степени модифицирования
полиаминостирола увеличивается селективность серебра (I) по сравнению с медью (II).
Изучена кинетика сорбции ионов переходных и щелочноземельных метал-
лов СЭПАС при совместном присутствии в аммиачно-ацетатном буферном растворе.
Установлено, что 60 минут контакта фаз достаточно для установления равновесия в си-
стеме «сорбент - раствор солей металлов», при этом достигается степень излечения ионов
серебра (I) СЭПАС, равная 83.9–98.5 %. Проведена математическая обработка кинетиче-
ских кривых сорбции ионов меди (II) и серебра (I) моделями диффузионной и химической
кинетики. Показано, что скорость процесса сорбции серебра (I) и меди (II) СЭПАС лими-
тируется стадией химического взаимодействия ионов металлов с функциональными груп-
пами сорбентов.
Исследовано извлечение ионов щелочноземельных и переходных металлов СЭПАС
в динамическом режиме при совместном присутствии в аммиачно-ацетатном буферном растворе. Установлено, что динамическая емкость и селективность сорбции ионов сереб-
ра (I) СЭПАС увеличиваются с увеличением степени его модифицирования в присутствии
ряда мешающих ионов переходных и щелочноземельных металлов. Полученные зависи-
мости обработаны с помощью математических моделей Адамса-Бохарда, Томаса и Юна-
Нельсона. В результате рассчитаны параметры сорбции меди (II) и серебра (I): константы
скорости сорбции, динамические емкости по ионам меди (II) и серебра (I), время, необхо-
димое для выхода 50 % сорбата.
Исследовано влияние различных факторов на селективность сорбции меди (II) и
серебра (I) сульфоэтилированными полиаминостиролами в динамических условиях. Уста-
новлено, что наибольшей селективности сорбции серебра (I) по сравнению с медью (II)
отвечает скорость пропускания раствора 2 см3/мин. Также показано, что селективность
сорбции серебра (I) возрастает при уменьшении массы исследуемого сорбента.
Исследованы регенерационные свойства СЭПАС в динамических условиях. Уста-
новлено, что при обработке СЭПАС раствором азотной кислоты с концентрацией
1 моль/дм3 объемом 70.0 см3 достигается полная регенерация сорбента.
Проведена апробация СЭПАС 1.0 для определения серебра (I) в реальном объекте в
динамических условиях. Показана возможность использования сорбента для количествен-
ного концентрирования серебра (I).