ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экстракция из "Металлургия редких металлов Издание 2 " Ионитами называют твердые труднорастворимые вещества (органические или неорганические), в составе которых имеются активные (ионогенные) группы, способные к обмену с ионами, содержащимися в растворе. [c.349] Среди различных типов ионитов важнейшее значение приобрели органические синтетические иониты, широко используемые, в частности, в гидрометаллургии цветных и редких металлов для извлечения ионов из бедных растворов, очистки соединений и разделения близких по свойствам элементов. Современные синтетические иониты (органические смолы) представляют собой гигантские связанные между собой цепи молекул ( сшитые полимеры ), образующие нерастворимую, но набухающую в воде пространственную сетку. К полимерным цепям подвешены активные группы, способные к электролитической диссоциации. Иониты подразделяются на две группы. [c.349] Катиониты состоят из высокомолекулярного нерастворимого аниона кислоты и содержат активную группу (большей частью ЗОзН или группу СООН), способную обменивать ион водорода на катион, находящийся в растворе. [c.350] Аниониты состоят из нерастворимого высокомолекулярного катиона (основания) и подвижных, способных к обмену анионов. Активными группами в анионитах большей частью служат аминогруппы (—ЫНг, =ЫН, =Ы). [c.350] Катиониты и аниониты выпускаются промышленностью в виде зернистого материала различной крупности. [c.350] Я — нерастворимый анион катионита. [c.350] Катионит и анионит могут быть заряжены различными катионами и анионами. Соответственно этому принято говорить о катионитах в Н+-форме, Ка+-, НН+-форме и т. д. об анионитах— в 0Н -, С1 - и т. д. формах. [c.350] Иониты характеризуются (по отношению к данному иону в определенных условиях) обменной емкостью. Обменные емкости выражаются либо в грамм-эквивалентах на 1 г смолы, либо в процентах от веса смолы. [c.351] Вымывание большей частью ведут раствором, содержащим ионы, которыми смола должна быть заряжена для цикла поглощения. Кривая вымывания имеет форму, показанную на рис. 140. В процессе вымывания концентрация иона в фильтрате быстро возрастает, а затем так же быстро снижается. Если сорбцию ведут из раствора с низкой концентрацией извлекаемого иона, в результате цикла сорбция— вымывание получают растворы с концентрацией в 10—100 раз более высокой, чем в исходном растворе. [c.352] Наиболее успешно разделение ионов близких по свойствам элементов (например, циркония и гафния, тантала и ниобия, лантанидов) осуществляется способом ионообменной хроматографии . Разделяемая смесь ионов первоначально сорбируется в верхней части слоя ионита, помещенного в колонку. Затем ионы вымывают из насыщенного слоя. В процессе вымывания смесь ионов, в соответствии с их сродством с ионообменной смолой, разделяется на отдельные зоны, перемещающиеся вдоль колонки с определенной скоростью. С большей скоростью будет перемещаться зона, содержащая ионы, имеющие меньшее сродство к смоле. [c.352] Эффективность разделения близких по свойствам ионов может быть повышена применением вымывающего раствора, содержащего комплексообразователь, связывающий разделяемые ионы в комплексные, соединения различной устойчивости. [c.353] Ионообменные процессы ведут в колонках, представляющих собой цилиндрические сосуды, заполненные зернистой смолой. В нижней части фильтра имеется дренажная система (решетка), позволяющая выводить раствор, прошедший через смолу, без выноса зерен ионита (рис. 142). [c.353] Для разделения лантанидов методом ионного обмена применяют различные типы катионитовых смол ( в СССР катионит марки КУ-2, в США— дауэкс-50 и другие). Они представляют собой сильно кислотные катиониты, получаемые совместной полимеризацией стирола и дивинилбензола и содержат активные группы SO3H. [c.353] Сродство ионов лантанидов к смоле убывает от La + к Lu +, т. е. в порядке уменьшения размера гидратированных ионов. Однако сродство к смоле между ионами РЗЭ очень близко, что не обеспечивает достаточно эффективного разделения. Лучшее разделение достигается при использовании для вымывания растворов, содержащих органические соединения, образующие с ионами РЗЭ комплексы различной устойчивости. [c.353] НООС — СНз СНз — СООН. [c.354] Как видно из рис. 143 константы устойчивости комплексов лантанидов с ЗДТА увсличиваютсл от Ьа к Ь л, т. с. с возрастанием порядкового номера элемента. Константы устойчивости комплексов двух соседних РЗЭ отличаются одна от другой в среднем в 2,4 раза. Это обусловливает большую избирательность действия этилендиаминтетрауксусной кислоты при ее применении для вымывания катионов РЗЭ со смолы. [c.354] РЗЭ разделяют в системе, состоящей из ряда последовательно соединенных колонок, заполненных смолой. Первые несколько колонок системы служат для насыщения смолы катионами РЗЭ, последующие колонки — разделительные. В процессе элюирования в них образуются сорбционные зоны. [c.354] ЧТО содействует образованию более резко очерченных сорбционных зон. [c.355] На выходе из системы колонок фильтрат собирают отдельными фракциями. Первоначально в фильтрате содержатся только ионы меди. Затем, после удаления из системы всех ионов меди, появляются фракции, содержащие разделяемые РЗЭ, причем порядок их выхода определяется прочностью их комплексов с ЭДТА. На рис. 144 показаны выходные кривые вымывания раствором ЭДТА для случая разделения трех элементов. Первая волна соответствует выходу тербия, вторая — европия, третья — самария, что согласуется с убывающей прочностью комплексных соединений в ряду ТЬ — Ей — 5т. [c.356] Для регенерации ЭДТА растворы подкисляют до pH = 0,5-н1. При этом комплексные соединения лантанидов разрушаются и осаждается малорастворимая ЭДТА. [c.356] Вернуться к основной статье