Автореферат (1150089)
Текст из файла
На правах рукописиПОНОМАРЕВА Мария АлександровнаТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОРБЦИИАНИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХЭЛЕМЕНТОВСпециальность 02.00.04 – Физическая химияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукСанкт-Петербург - 2014Работа выполнена в Федеральном государственномбюджетномобразовательномучреждениивысшегопрофессиональногообразования«Национальныйминерально-сырьевой университет «Горный»Научный руководитель: доктор технических наук, доцентЧеремисинаОльгаВладимировна,ФГБОУ ВПО«Национальныйминерально-сырьевыйуниверситет«Горный», кафедра общей и физической химии, профессорОфициальные оппоненты:Слободов Александр Арсеньевич – доктор химическихнаук, профессор, ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургскийгосударственныйтехнологическийинститут»,кафедра физической химии, профессорЕвдокимов Андрей Николаевич – кандидат химическихнаук,доцент,ФГБОУ ВПО«Санкт-Петербургскийгосударственныйтехнологическийуниверситетрастительных полимеров», кафедра органической химии,доцентВедущая организация – ФГАОУ ВПО «УральскийФедеральный университет имени первого президента РоссииБ.Н.
Ельцина»Защита диссертации состоится __июня 2014 г. в__ч__минна заседании диссертационного совета Д 212.232.40 по защитедокторских и кандидатских диссертаций при СанктПетербургском государственном университете.С диссертацией можно ознакомиться в Научнойбиблиотеке им. М. Горького СПбГУ и на сайте http://spbu.ru/.Автореферат разослан «___» апреля 2014 г.УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬдиссертационного советаСУХОДОЛОВНиколай ГеннадьевичОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы: В условиях научно-техническогопрогресса конкурентоспособность экономики определяется, преждевсего, состоянием и развитием высокотехнологичных производств.Сегодня одним из важнейших показателей любой экономикиявляется потребление страной редкоземельных элементов (РЗЭ) вразличных сферах.
Поэтому стратегически важным являетсясоздание всех условий для интенсивного развития современныхнаукоемких технологий получения РЗЭ и их соединений. Особыйнаучный интерес представляют процессы разделения близких посвойствам РЗЭ. Существующие проблемы разделения и очистки РЗЭисторически решаются путем применения ионообменных процессов.Использование ионообменных смол позволяет решать задачиконцентрирования и выделения малых количеств РЗЭ из различныхисточников и отделения лантаноидов от элементов, которые обычносопровождают РЗЭ в минеральном сырье.
В связи с вовлечением впромышленную сферу нетрадиционного минерального сырьявозникает необходимость проведения исследований выделения иразделения лантаноидов из технологических сложносолевыхрастворов. Извлечение РЗЭ, в том числе разделение, на анионитахизучено незначительно, вследствие меньшей эффективностианионообменных смол по сравнению с катионитами.
Однако припереработкесложносолевыхрастворовприменениеанионообменных смол может повысить селективность извлечения.Таким образом, для развития ионообменных процессовактуальны экспериментальные исследования и выявлениезакономерностей процессов распределения вещества в гетерогенныхсистемах. Получение новых термодинамических данных по сорбциилантаноидов на новых анионообменных смолах, накоплениезначенийфизико-химическихконстант,энергийГиббсаионообменных равновесий необходимо для развития современнойтеории ионного обмена.3В качестве объекта исследований выбраны комплексныесоединения РЗЭ с неорганическими лигандами и комплексонами всилу их особой устойчивости в растворах сложного состава ибольшим значением для практического использования вионообменных процессах.Работа выполнена в рамках Государственного контракта№ 12.527.12.5001 от 26 апреля 2012 г.
на выполнение опытнотехнологических работ по ФЦП «Исследования и разработки поприоритетным направлениям развития научно-техническогокомплекса России на 2007-2013 годы».Цельработы:Определениетермодинамическиххарактеристик сорбции комплексных ионов редкоземельныхэлементов на ионообменных смолах из растворов сложносолевогосостава путем изучения ионообменных процессов.В работе были поставлены следующие задачи:• Получение изотерм сорбции РЗЭ в виде анионныхсульфатных комплексов из растворов сульфата магния.• Получение изотерм сорбции РЗЭ в виде комплексов сТрилоном Б из растворов хлорида натрия, сульфата натрия, нитратанатрия.• Выборселективногоанионитаизвозможныханионообменных смол, представленных на мировом рынке: АВ-178, D-407, D-403, ЭДЭ-10, Purolite А170/4675, Z6C15-F, PuroGold,MiniX, АМ-2Б, EV 009.• Разработкатермодинамическойметодикиописанияизучаемых ионообменных равновесий, расчёт констант и энергийГиббса ионообменных равновесий.• Установление зависимостей коэффициентов извлечения отвеличин pH, состава и концентрации компонентов сложносолевыхрастворов: сульфата магния, хлорида, сульфата и нитрата натрия наанионитах D-403, EV 009.• Реализация на основе полученных термодинамическихданных процесса разделения РЗЭ.4Научная новизна исследований:• Получены новые термодинамические данные по сорбциицерия в виде анионных сульфатных комплексов из кислых растворовсульфата магния, комплексных ионов церия, иттрия и эрбия сТрилоном Б из сульфатных, нитратных и хлоридных растворов наанионитах D-403 и ЕV009.• Рассчитаны значения констант ионообменного равновесия иэнергии Гиббса ионного обмена с использованием законадействующих масс, модифицированного для реакций ионногообмена.• Определено влияние рН, концентрации высаливающихагентов: сульфата магния, хлорида, нитрата и сульфата натрия навеличину сорбции комплексного иона РЗЭ твердой фазой анионита.Практическая значимость:• Обоснован выбор селективных анионитов в процессесорбции комплексных ионов РЗЭ.• Предложен метод извлечения анионных сульфатныхкомплексов церия из растворов сульфата магния на анионите D-403.• Предложен метод извлечения комплексных ионов церия,иттрия и эрбия с Трилоном Б из растворов нитрата натрия наанионитах D-403 и EV009.• Методомфронтальноговариантаионообменнойхроматографии установлена возможность отделения иттрия от церияи эрбия от церия на анионите D-403.Методы исследований.В работе использованы современные методы химического ифизико-химическогоанализа:комплексонометрический,рентгенофлуоресцентный(РФА),спектрофотометрический,ионометрический и рН-метрический, кондуктометрический ипотенциометрический для изучения состава комплексных ионовРЗЭ, а также состава исходных и равновесных фаз.Положения, выносимые на защиту:1.
Термодинамическое описание изотерм сорбции анионныхкомплексов редкоземельных элементов может быть проведенометодом, основанным на линеаризации уравнения закона5действующих масс, модифицированного для реакции ионногообмена. Анионные комплексы РЗЭ располагаются в рядсорбционной способности в порядке понижения значений энергииГиббса ионного обмена, коррелирующих с ростом ионныхпотенциалов сорбированных анионов.2. Разделение анионных комплексов иттрия и церия, эрбия ицерия основано на различии констант ионообменного равновесия изначений предельной сорбции ионов; использование фронтальногоспособа ионообменной хроматографии позволяет выделятьсоединения индивидуальных РЗЭ.Апробация работы: Основные результаты работыпредставлялись на конференциях:1.
Всероссийская конференция молодых ученых, аспирантови студентов с международным участием «Менделеев 2012»,г. Санкт-Петербург. 2012;2. Конференция молодых ученых химико-металлургическогофакультета Горного университета, г. Санкт-Петербург. 2012;3. 50-я Юбилейная международная студенческая научнаяконференция«Студентинаучно-техническийпрогресс».г. Новосибирск.
2012;4. Четвертый международный конгресс «Цветные металлы2012». г. Красноярск. 2012;5. VII Всероссийская школа-конференция молодых ученых«Теоретическая и экспериментальная химия жидкофазных систем»,г. Иваново. 2012;6. Конференция молодых ученых химико-металлургическогофакультета Горного университета, г. Санкт-Петербург.
2013;7. 2-ая Российская конференция с международным участием«Новые подходы в химической технологии минерального сырья.Применение экстракции и сорбции». г. Санкт-Петербург. 2013.Публикации: По материалам диссертации опубликованы3 статьи, из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК МинобрнаукиРоссии, тезисы 5 докладов.Объем и структура работы: Диссертация состоит извведения, четырех глав, заключения и библиографического списка,6включающего 110 наименований. Работа изложена на 136 страницахмашинописного текста, содержит 53 таблицы и 31 рисунок.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность работы, определеныцель и решаемые задачи, сформулированы положения, выносимыена защиту, научная новизна и практическая значимость.В главе 1 представлен анализ литературных источников ополучении и применении соединений РЗЭ.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
