Диссертация (1150090)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования«Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»На правах рукописиПономарева Мария АлександровнаТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОРБЦИИ АНИОННЫХКОМПЛЕКСОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВСпециальность 02.00.04 – Физическая химияДиссертация на соискание ученой степени кандидата химических наукСанкт-Петербург20142ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................................
5ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР .................................................................... 111.1. Области применения редкоземельных элементов (РЗЭ) ................................... 111.2. Основные источники РЗЭ...................................................................................... 141.3. Промышленные способы извлечения РЗЭ .......................................................... 151.4. Использование ионитов для выделения и разделения РЗЭ ............................... 181.5. Термодинамика сорбции редкоземельных элементов .......................................
20ГЛАВА2.ОБЪЕКТ,МЕТОДЫИМЕТОДИКИПРОВЕДЕНИЯИССЛЕДОВАНИЙ...................................................................................................... 502.1. Методы и методики анализов, используемые реактивы .................................... 502.1.1. Комплексонометрическое титрование .............................................................. 502.1.2. Спектрофотометрический метод ....................................................................... 522.1.3. Комплексное кондуктометрическое и потенциометрическое титрование ... 532.1.4.
Рентгенофлуоресцентный (РФА) метод ........................................................... 542.2. Подготовка анионитов для испытания................................................................. 552.2.1. Характеристики анионитов D-403 и EV009 ..................................................... 562.2.2.
Определение емкости анионита Cybber EV009 ............................................... 572.3. Проведение сорбции РЗЭ в статических условиях ............................................. 592.4. Проведение сорбции РЗЭ в динамических условиях ......................................... 622.5. Проведение сорбционного разделения РЗЭ с использованием фронтальноговарианта ионообменной хроматографии .................................................................... 642.6. Десорбция анионита D-403 после насыщения комплексными ионами РЗЭ... 66ГЛАВА 3.
ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА СОРБЦИИ АНИОННЫХКОМПЛЕКСОВ РЗЭ НА СЛАБООСНОВНЫХ АНИОНИТАХ ....................... 673.1. Выбор селективных анионитов............................................................................. 673.2. Сорбция анионных сульфатных комплексов церия на анионите D-403 .......... 6833.2.1. Влияние значения рН и концентрации сульфата магния на степеньсорбционного извлечения сульфатных комплексов церия(III) в твердую фазуанионита ...................................................................................................................... 683.2.2. Изотерма сорбции сульфатных анионных комплексов церия в присутствиисульфата магния 2 моль/кг при различных значениях рН на анионите D-403 всульфатной форме .........................................................................................................
693.2.3. Изотерма сорбции сульфатных анионных комплексов церия в присутствиисульфата магния концентрацией 1 моль/кг при рН 3 на анионите D-403 ............... 78в сульфатной форме ...................................................................................................... 783.2.4. Сорбция сульфатных комплексов церия в динамических условиях при рН 3на анионите D-403 ......................................................................................................... 823.3. Сорбция анионных комплексов РЗЭ с Трилоном Б на анионите D-403 .........
843.3.1. Влияние значения рН, мольного соотношения Трилона Б с ионами церия(III)и формы ионообменных групп анионита на степень извлечения ЭДТАцерратионов в твердую фазу ................................................................................................... 843.3.2.
Термодинамический расчет образования комплексов РЗЭ с Трилоном Б.... 853.3.3. Изотермы сорбции анионных комплексов церия с Трилоном Б при рН 3 наанионите D-403 в сульфатной, хлоридной и нитратной форме ............................... 913.3.4. Изотермы сорбции анионных комплексов церия с Трилоном Б при рН 3 наанионите EV009 в нитратной форме ......................................................................... 1033.3.5. Изотермы сорбции анионных комплексов иттрия с Трилоном Б при рН 3 наанионитах D-403 и EV009 в нитратной форме......................................................... 1063.3.6. Изотермы сорбции анионных комплексов эрбия с Трилоном Б при рН 3 наанионитах D-403 и EV009 в нитратной форме.........................................................
110ГЛАВА 4. СОРБЦИОННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ РЗЭ НА СЛАБООСНОВНОМАНИОНИТЕ D-403 .................................................................................................... 1164.1. Сорбция церия(III), иттрия(III) и эрбия(III) в виде комплексов с Трилоном Бна анионите D-403 в динамических условиях .......................................................... 1164.2. Сорбционное разделение церия-иттрия и церия-эрбия на анионите D-403 .. 11844.3. Извлечение ионов РЗЭ из твердой фазы анионита D-403................................ 121ЗАКЛЮЧЕНИЕ .........................................................................................................
124СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................ 1265ВВЕДЕНИЕВусловияхэкономикинаучно-техническогоопределяется,высокотехнологичныхпреждепроизводствпрогрессавсего,-конкурентоспособностьсостояниемавиапромышленности,иразвитиемэлектроники,машиностроения, точного приборостроения, нанопромышленности, нефтехимии,атомной энергетики. Современные наукоемкие технологии являются основой дляобеспечения конкурентоспособности экономики России на глобальном мировомрынке.
Исходя из этого, стратегически важным является создание всех условийдля их интенсивного развития, и главная роль здесь принадлежит материальномуобеспечению данных производств.Сегодня одним из важнейших показателей любой экономики являетсяпотребление страной редкоземельных элементов (РЗЭ) в различных сферах. Этиматериалы совершенно меняют свойства выпускаемых продуктов. В частности,без них невозможно производить даже энергосберегающие лампочки. Однакосегодня практически все редкоземельные элементы Россия ввозит из-за рубежа,занимая при этом второе место в мире по запасам данного сырья.Редкоземельные элементы - это группа из 17 элементов, включающаялантан, скандий, иттрий и лантаноиды.
В рамках международной торговлинаиболее распространена классификация лантаноидов по плотности элементов.Исходя из значений плотности, их можно разделить на две группы: лёгкие итяжелые (твердые). Это наиболее часто встречающаяся классификация РЗЭ.Следует отметить, что данная классификация распространяетсякак наиндивидуальные редкоземельные элементы, так и на их оксиды.Уникальные физико-химические свойства РЗЭ определяют возможность ихширокого использования в различных областях промышленности как в виденеразделенных РЗЭ, так и в виде индивидуальных. Наиболее устойчивый спроспрогнозируется на индивидуальные лантаноиды средней группы: самарий,европий, гадолиний, тербий и иттрий.6Редкоземельные элементы для Российской Федерации (РФ) являютсяостродефицитнымсырьем.Приэтомповеличинеучтенныхзапасовотечественная сырьевая база большинства редких металлов занимает одно изведущих положений в мире (второе место после Китая).РФ обладает масштабной ресурсной базой, кроме того, имеются мощностипо первичной переработке, однако нет выработки конечной продукции.
Из-заотсутствия на территории РФ производств по глубокой переработке руд,содержащихРЗЭ,добываемыеРЗЭэкспортируютсяввидедешевыхколлективных концентратов.Таким образом, повышение эффективности разделения близких посвойствам РЗЭ является актуальной задачей, решение которой позволит снизитьне только себестоимость индивидуальных РЗЭ и их оксидов, но и зависимость РФв поставках РЗЭ от зарубежных поставщиков редкоземельной продукции за счетпроизводства отечественной продукции.Актуальность работы.Дляразвитияфизическойхимииактуальноэкспериментальноеисследование и выявление закономерностей процессов распределения вещества вгетерогенных системах.
В качестве объекта исследований выбраны комплексныесоединения РЗЭ с неорганическими лигандами и комплексонами в силу их особойустойчивости в растворах сложного состава и большим значением дляпрактического использования в ионообменных процессах. Разделение РЗЭпредставляет особый научный интерес вследствие близости их химическихсвойств. Несмотря на сравнительно отчетливую химическую специфичностьгруппы РЗЭ, выделение лантаноидов из растворов сложносолевого составапредставляет далеко не простую задачу.
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}
