Введение к работе
Актуальность темы. Разделение смесей элементов первой группы содержащих рубидий и цезий, остается одной из наиболее трудных стадий получения соединений редких щелочных элементов. Это относится как к существующим технологиям производства нз традиционного природного сырья, так и к разрабатываемым в последние годы во многих странах способах комплексной переработки природного гидроминерального сырья с целью извлечения не только макрокомпонентов, но ч ряда микрокомпонентов. В рамках последней проблемы одной из наиболее сложных является задача выделения рубидия из смеси с близкий по свойствам калием, в которой рубидий является микрокомпонентом; В соответствии с государственной программой, направленной на разработку технологических схем и аппаратов по извлечению ценных компонентов из природного гидроминерального сырья, производилась и настоящая работа. Используемые до_ настоящего времени кристаллизационные и экстракционные способы разделения смесей соединений щелочных элементов, содержащих рубидий и цезий, характеризуется рядом известных недостатков, связанных с периодичностью, многоста-дийностыо, необходимостью рекуперации экстрагентов и т.д.. Большинство из недостатков может быть устранено в ионообменных метода;: разделения, однако они также до сих пор не нашли применения в технологии рубидия и цезия. В диссертации разработан ионообменный способ разделения щелочных элементов на химически стойких монофункциональных фенолформальдегидных смолах (ФФС) , проявляющих наиболее высокую селективность к их смесям, содержащим рубидий и це зий, по сравнению со всеми другими органическими ионитами.
Задачи работы. 1. исследовать физико-химические свойства фе-нолформальдегидных ионитов- (зависимость сорбционной емкости от концентрации"и состава раствора, селективность).
2. Разработать методы препаративного ионообменного разделения сме'сей ионов щелочных металлов, в том числе в непрерывном варианте с использованием противоточных колонн.
Основные новые результаты.
1. На основании исследования равновесных характеристик фенол-
формальдегидкых ионитов установлен ряд селективности н » cs 7-
> Rb* > К+ > Li* > Na*.
2. Выявлено влияние характеристик состава раствора - соотно
шения ионов щелочных металлов, концентрации солей и щелочей - не
равновесные ионообменные свойства фенолформальдегидных смол.
Предложена методика и проведен анализ вкладов ионного обменг "^
на фенольных группах и молекулярной сорбции электролита в суммарные сорбционные свойства и селективность фенолформальдегидных смол.
з. Предложен и разработан эффективный способ ионообенного , выделения рубидия и цезия из их бинарных смесей или смесей с дру- | гими щелочными металлами, прежде всего с калием, в колоннах с неподвижным слоем и в противоточных колоннах с использованием фенолформальдегидных ионитов.
Практическая ценность работы. Результаты диссертации могут быть использованы при создании технологических процессов переработки гйдроминерального сырья с цельс извлечения рубидия, а также при разработке других технологических процессов, связанных с разделением смесей ионов щелочных металлов, содержащих рубидий и цезий - в ГЕОХИ РАН, в Воронежском государственном университете, в НПО ЙРЕА, в Институте проблем геотермии Дагестанского филиала.АН, на кафедре редких металлов МИТХТ им. М.В.Ломоносова, в-Институте химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН (Новосибирск) . '
На защиту выносятся:
і. Экспериментальные зависимости сорбционной емкости фенолформальдегидных катионитов от рн (концентрации щелочи), суммарной концентрации раствора, соотношения солей и щелочей в нем.
-
Равновесные характеристики селективности - концентрацион- " ные коэффициенты равновесия обмена ионов щелочных металлов^ (Li - Na , Eb - К , Cs - Na* и Cs+ - Rb ) на разных фенолфор- . мальдёгидных катионитах при варьировании соотношения-ионов, состава, концентрации раствора, температуры.
-
Методика оценки вкладов ионного обмена "и молекулярной сорбции электролита в суммарные сорбционные свойства и в селективность фенолформальдегидных смол и" результаты такого анализа.
-
Физикохимическое обоснование и результаты экспериментальной проверки способа разделения смесей ионов щелочных металлов, содержащих рубидий и(или) цезий на фенолформальдегндном катионнте с использованием противоточных колонн и колонн с неподвижным слоем ионита.
Апробация работы: .Результаты работы докладывались на vn Всесоюзной конференции "Применение ионообменных материалов в промышленности и аналитической химии" (г. Воронеж, 1991).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 статьи и тезисы доклада на конференции, получено авторское свидетельство на
изобретение. . ;;
Обьем работы. Диссертация состоит из четырех глав, включав введение и обзор литературы, выводов, списка условных обозначений и списка литературы. Работа изложена на страницах маоинописно-го текста, содержит 42 рисунка, 12 таблиц и список литературы, включасаий 122 наименования.