ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ИОНИТЫ В ПРОИЗВОДСТВЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ИТТРИЯ И СКАНДИЯ из "Иониты в цветной металлургии " Основные принципы методики исследований процесса с перемешиванием смолы те же, что и методики исследований процесса с неподвижным слоем смолы. Отличие заключается в том, что если в последнем случае изучают главным образом динамические характеристики (ДОЕ, ПДОЕ), то в случае процесса с перемешиванием смолы изучают кинетику (скорость) процесса и изотерму сорбции (динамическое равновесие). [c.94] Поскольку использование аппаратов с перемешиванием предусматривает непрерывность процесса с противоточным движением смолы и раствора из аппарата в аппарат, то необходимо прежде всего установить время необходимого контакта ионит— раствор и определить равновесное состояние системы в каждом аппарате. Знание кинетики сорбции позволит рассчитать величину и скорость потоков, а знание изотермы сорбции — степень извлечения и количество необходимых аппаратов (ступеней сорбции). [c.94] Как следует из рис. 36, наиболее полно извлекается ион А за более длительный промежуток времени можно извлечь ион Д. Разделение ионов В и Г вряд ли возможно, так как снижение их концентрации в растворе незначительно. Авторы взяли гипотетический случай для рис. 35 и 36. Возможны и другие варианты. [c.96] Кинетика элюирования. Ранее уже отмечалось, что исследования по сорбции следует проводить в комплексе с процессом элюирования. Кинетику элюирования изучают аналогично кинетике сорбции. Уточняют основные показатели состав и концентрацию элюента, время, необходимое для установления равновесия, и поведение всех сорбируемых ионов. [c.96] В случае если исследования по кинетике элюирования не дают положительных результатов, их можно продолжить в колонке с неподвижным слоем смолы. Иногда это дает хорошие результаты. В этом случае рекомендуется смешанная аппаратура сорбция в аппаратах с перемешиванием и элюирован в колонках с неподвижным слоем. [c.96] Изотермы сорбции. Изотерма ионного обмена (сорбции) характеризует состояние ионообменного равновесия при постоянной температуре. Она связывает между собой количества обменивающихся ионов в каждой из фаз. Изотерма сорбции позволяет судить о селективности ионита, проводить расчеты необходимого числа ступеней (количества аппаратов), а при расчете размеров колонок ее используют для определения средней движущей силы процесса массообмена. Изотерма сорбции выражается графически или аналитически. (Основы теории ионообменного равновесия рассмотрены в гл. II). [c.97] Ионит 3 имеет наиболее распространенную форму изотермы сорбции — форму изотермы Ленгмюра. Он обладает несколько меньшей емкостью в растворах с повышенной концентрацией. Изотерма 4 скорее всего характеризует процесс физической сорбции, и поэтому ионит 4 вообще непригоден для использования. [c.98] Подобные изотермы сорбции могут быть построены для различных марок ионитов и для одного ионита по различным ионам, содержащимся в промышленном растворе. [c.98] Как уже указывалось, изотермы сорбции позволяют в первом приближении провести расчет необходимого количества ступеней сорбции или, что то же, количества аппаратов с перемешиванием ионита (рис. 38). Для расчета задается степень извлечения иона (металла), т. е. конечная концентрация иона в растворе С, . Исходная начальная концентрация промышленного раствора известна — Си. Далее выбирается степень использования ионита, которая обычно составляет 90—98% от полной максимальной емкости (Гк = 0,95), и степень или полнота элюирования, т. е. остаточная емкость ионита после элюирования, или начальная емкость ионита перед новой загрузкой в аппарат Г . По этим данным находят точки А и N, между которыми проводят прямую— рабочую линию. Необходимо, чтобы точки А -r N лежали внутри выпуклой изотермы. Далее строят ломаную линию AB DEKLMN, состоящую из отрезков, параллельных осям абсцисс и ординат. По количеству вертикальных или горизонтальных отрезков подсчитывают необходимое число отрезков в нашем случае необходимо четыре аппарата. [c.98] Для более полного извлечения ценных компонентов или для очистки сточных вод до ПДК необходимое число аппаратов иногда достигает 30. [c.98] По аналогии с изотермой сорбции строят изотерму элюирования. [c.98] При изучении процесса с перемешиванием смолы можно пользоваться в первом приближении ранговым рядом, выведенным для случая процесса с неподвижным слоем смолы (см. [c.98] Проведение исследований по изучению влияния различных физико-химических факторов на процессы сорбции и элюирования при кажущейся простоте требуют выполнения большого объема работ. В этой связи возникает необходимость в планированном эксперименте, в привлечении математического аппарата вплоть до использования ЭВМ. Объем книги не позволяет рассматривать основы планированного эксперимента для процессов ионного обмена. [c.99] Исторически сложившийся термин редкоземельные элементы (РЗЭ) относится к химическим элементам, которые имеют порядковые номера с 58-го по 71-й в Периодической системе Д. И. Менделеева. [c.99] К этой группе элементов обычно относят иттрий и скандий. Однако если иттрий встречается только в тех минералах, в которых имеются элементы иттриевой подгруппы, то скандий встречается не во всех минералах, содержащих РЗЭ. [c.99] По ряду своих свойств (величине ионного радиуса, растворимости солей, основности) иттрий похож на элементы иттриевой подгруппы. Скандий, хотя и близок по своим свойствам РЗЭ, но в меньшей степени, чем иттрий. Небольшой ионный радиус скандия и некоторые другие свойства приближают его поведение к другим, не трехзарядным элементам [Ре(П), Zr, Hf] [56]. [c.99] Ионный радиус скандия (П1) равен 0,78, иттрия —0,88, лантана— 1,061, гадолиния — 0,938, лютеция — 0,848 А. [c.99] В природе имеется большое число минералов, содержащих РЗЭ. Их общее содержание в земной коре составляет примерно 0,014%- При этом следует иметь в виду, что РЗЭ с четным порядковым номером по Периодической системе, согласно эмпирическому правилу Гаркинса, распространены в 5—10 раз более, чем элементы с нечетными номерами. [c.99] в какой-то мере, объясняет их совместное нахождение в рудных минералах и вторичном сырье, а также предопределяет трудности технологической переработки материалов с целью селективного извлечения РЗЭ. Учитывая особенности электронного строения оболочки 4/-электронов и, как следствие этого, различие в растворимости и устойчивости комплексных соединений, все РЗЭ можно подразделить условно на две подгруппы цериевую и иттриевую. [c.100] Многообразие минералов, содержащих, как правило, в небольшом количестве весь спектр РЗЭ, обусловливает и многообразие технологических приемов извлечения, концентрирования и очистки последних от примесей. [c.100] Вернуться к основной статье