Мыс(II) иондарын сулы ерітіндіде жаа ионалмастырыштармен сорбциялауды тиімділігі

Кіріспе

Мысты технологиялық циклде тазалау, белу жэне концентрлеуде ионалмасу мацыз-ды рөл атқарады. Иониттерді қолдану иондар коспасын белу процесшщ жещлденуше, гид-рометаллургиялық өндірістің өндірістік және ағынды суларында болатын түсті және сирек металдар иондарынын ертндшершщ кон-центрациясын қоюлатуға және тазалануына экеледi[1-4]. Жумыстын максаты - сулы ер-тiндiден мыс (II) ионын белудщ мYмкiндiк-терін беретін негізділігі жоғары жаңа Суbbеr КХ-100 ионалмастырFышын колдану. Катионит Санкт-Петербург каласы ОАО «Синтез» ендiрiс орынында синтезделген, бурын ерiтiн-діден мыс ионын сорбциялауда зерттелмеген жаца Yлгi болып табылады.

Зерттеу нысандары мен әдістері

Зерттеу нысандары ретiнде жан,а сульфокатионит СуЬЬег КХ-100 жэне Yлгi ретiнде алынFан мыстын, сулы ерiтiндiлерi колда-нылды.

Сорбцияның тәжірибелік зерттеулер динамикалык жэне статикалык эдiстердi колдану аркылы жYргiзiлдi [5]. Ионалмастыр-Fыштыц физика-химиялык касиеттерi белгiлi эдiстермен аныкталды [6].

Қолданылатын материалдарды зерделеу жэне талдау Yшiн спектрометриялык (КФК-3 KондырFысы), атомды-адсорбциялык жэне И^-спектроскопия кондырFылары колданылды.

Зерттеу нәтижелері мен оларды талқылау

^азiргi уакытта Fалымдар мен техно-логтардын, назары табиFи байлыктарды ке-шенді пайдаланудың жолдарын табуға және екiншiлiк шикiзатты утымды пайдалана оты-рып, аз калдыкты жэне калдыксыз техноло-гияны құруға бағытталған. Бұл мәселелерді шешу үшін тиімді жолдардың бірі ионалмасу эдiсi болып табылады.

Катионит Cybber КХ100 - жан,а ионит. Айта кету керек, ионит Санкт-Петербург ка-ласындағы ААҚ «Синтез» де синтезделген, бұрын ерітіндіден мыс ионын сорбциялауда зерттелмеген жан,а Yлгi болып табылады.

Гелдi курылымFа ие, бiр тYPДегi фик-сирленген ион-ароматикалык сакинаFа ко-сылған сульфотобы бар, сополимеризация эдiсiмен алынFан, кYштi кышкылды монофун-ционалды катионит. Сулы ерiтiндiлерден катион коспаларын алуда кабiлеттi эмбебап катионит болып табылады, сонымен бірге, оны көптеген органикалық және бейорганикалық катиониттерден ерекшелендiрiп, тузды формада да, Н-формадада жумыс iстей алады. 1с жYзiнде, тазаланатын суда болатын органи-калық қосылыстармен уланбайды, тұз және кышкыл ерiтiндiлерiмен он,ай калпына келедi.

Төменде мыс (ІІ) ионының сорбциялық процесіне ортаның қышқылдығының әсерін зерттеу нэтижелерi келтiрiлген (сурет-1). Ка-тионитте мыс (ІІ) ионын сорбциялау процесін жүзеге асыру үшін оптималды шарттары аныкталды.

Сурет 1 – Ортаның рН мәнінің Cu (II) сорбция дәрежесіне тәуелділігі. Катионит КХ-100, 1-Na-формада, 2-ОН-формада

Эксперименталды мәлімдерді өңдеу нәтижелері, Cu (II) - ты сандық бөліп алу рН тың 4÷8 интервалында ең толық қол жеткі- зілуін көрсетеді. Кейінгі зерттеулер көрсе-тілген рН мәнінің осы шегінде электролиттің сулы ерітінділерінде жүргізілді.

Сурет 2 – Сульфокатиониттің статикалық алмасу сыйымдылығына сорбция кезіндегі температураның әсері 1-333К; 2-313К; 3-293К

2-суретте катионитпен Cu (II) ионын сорбциялаудың кинетикалық қисықтары кел-тірілген. Cu (II) ионын 20±2оС температурада модифицирленген сорбент және таза сұрып-тар үшін алудың ең үлкен жылдамдығы 30 минут ішінде қол жеткізілді. Зерттелетін жү-йеде сорбенттің бастапқы және модифицир- ленген формалары үшін тепе-теңдік орнау уа-қыты натрий хлориді және натрий гидроксиді ерітінділерімен 120 минут құрайды. Тұз қыш-қылы ерітіндісімен модифицирленген сорбент үшін тепе-теңдік орнау уақыты 50 минут ішінде орнатылды.

Кесте 1 – Электролиттің сулы ерітіндісінен Cu(II) ионын әртүрлі КХ формаларда активтену энергия мәндері

Сорбент түрі	Активтену энергиясы (Еа, кДж моль-1)
	Т 1 ,Т 2	Т 1 ,Т 2	Т 1 ,Т 2
	293,313 К	313,333 К	293,333 К
ОН-форма	27.5	23.2	25.7
Na-форма	30.7	34.3	32.0

Әдетте, сорбциялық процесте диффу-зиялық активтендіру энергиясы 8,5-12,6 кДж/ моль (қабықшадағы диффузия) дан 12,6-42,0 кДж/моль (дәндегі диффузия) дейін өзгеріп тұратыны белгілі. Активтендіру энергиясы-ның есептелген мәндері Cu (II) иондарының сорбциялық процесінде аралас-диффузиялық режимде өтуін көрсетеді, соның ішінде сорбент дәндері ішіндегі сорбаттың диффузиясы үлкен үлесін қосады.

Динамикалық режимде ионит сыйым-дылығына ерітіндінің өту жылдамдығының әсерін анықтау үшін бірқатар тәжірибелер өт-кізілді. Катионитпен толтырылған колонка арқылы мыс тұзының ерітіндісі жіберілді. Со-нымен бірге, тәжірибе әртүрлі жағдайларда бірнеше рет ерітінділердің өту жылдамдық-тарын өзгерте отырып жүргізілді. Колонкадан шығуда сынамалар іріктелді және тазартылған суда мыс ионының құрамы анықталды. Нәти-желері график түрінде 3-суретте келтірілген.

Сурет 3 – Колонкадан катионит КХ-100 бірге мыс (ІІ) ионының шығу динамикасы

Колонкаға иондардың толуына қарай, жылдамдықты бірнеше рет өзгерту түрге және s-нұсқадағы қисық үдеу концентрация-сына әсер көрсетеді. Яғни, ионалмастырғыш колонна арқылы ерітіндінің ағып өту жыл-дамдығы катиониттің алмасу сыйымдылығы-на әсер етеді. Тәжірибеден көрініп тұрғандай, катиониттің судың ағыс жылдамдығына бай-ланысты динамикалық алмасу сыйымдылығы да өзгереді.

Қорытынды

• 1.    Тұнғыш рет сулы ерітіндіден мыс ио-нын бөліп алу үшін жаңа сульфокатионит Cybber KX-100 қолданып, эксперимент стати-калық және динамикалық режимде зерттелді.

• 2.    Катионит арқылы мыс ионын бөлуге әсер ететін әртүрлі факторлар, ортаның рН мәні, сорбциялау уақыты, температура және ерітіндінің концентрациялары зерттелді.

• 3.    Катионит мыс ионына жоғары ионал-масу қабілетін көрсетті (5,0 мг-экв/г) және

сорбцияланудың активтендіру энергиясы анықталды.

ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Комплексная переработка минерального сырья Казахстана. Состояние, проблемы, решения / под.ред. Жарменова А.А. - Алматы: ТОО Поли-графсервис, 2008. - Т.5 - 426 с.

• 2.    Ракишев Б.М., Антоненко А.А. Минерально-сырьевая база цветных, редких и редкоземельных металлов Казахстана // Цветные металлы. -2010. -№4. - С.13–16.

• 3.    Травкин В.Ф., Медиханов Д.Г. Экстракционные методы извлечения меди из растворов. -Алматы: МП Ракурс, 2002. - 135 с.

• 4.    Усольцева Г.А., Сарсенова М.С., Байкону-рова А.О., Баймаханов С. Кинетика сернокислотного выщелачивания медьсодержащих руд Приорского месторождения // Вестник НАН РК. - 2015. - №2. – С. 87-93

• 5.    Лейкин Ю.А. Физико-химические основы синтеза полимерных сорбентов. – М, 2014. - 413с.

• 6.    Полянский Н.Г., Горбунов Г.В., Полянская Н.Л. Методы исследования ионитов. – М.: Химия, 1976.-208с.