Неорганические иониты - Амфлетт Ч.
Скачать (прямая ссылка):
Размер частиц БЮ2 50—100 меш. Концентрации катионов в растворе (ммоль/л): 2т, N1) —1,1; и (IV) —2,0; Ри (IV) —0,01; и (VI) —1,0; Сс1 (111)—0,092; Са2*"-25; Ва2+-25; N8+-30.
сорбции показали, что катионы можно разбить на две группы. К первой принадлежат катионы с величиной заряда до +3 (Ыа+, Са2+, 1К)1+, Ос13+и др.); они обмениваются достаточно быстро. Ко второй группе принадлежат более высокозарядные ионы (2т4+, и4+,' Ри4+); они сорбируются медленно, но несколько быстрее из свежеприготовленных раство-
ри л ли і іи.и-и/ік і ячядинНИЯЯ
Гидроокиси и нерастворимые соли
121
ров. Медленная сорбция высокозарядных ионов из длительно хранившихся растворов связана с наличием в них гндролизованных и частично нолимеризо-ванных форм соединений; перед сорбцией их следует превратить в простые формы.
рн
Рис. 25. Влияние рН раствора на анионо- и катионо-обменные емкости ZIOг, Тп02 и 5п02.
/-впОг-С!- |22б); 2-2г02-С1~ 1236); 5-2г02-С1~ |22б]; 4_1ЬО,-С1"" |23б]; 5-5п02-Ыа+[2261; е-2тОг-Н*+ ?226]; 7-ггО,-Яг.+, Сз+ 123б1; «-ТлО^а* (2361-
Другие четырехвалентные окислы, например БпОг, Тп02, ТЮ2 и 2г02, обладают катионо- или анионооб-менными свойствами в зависимости от рН раствора. Из кривых, представленных на рис. 25, следует, что из-за более низкой основности олова переход от анионо- к катионообменным свойствам у 5п02 происходит при более низком значении рН, чем у ТЬ02 или гг02 [22, 236]. Несмотря на то что в кислых сре: дах Тп02 и 2г02 проявляют свойства • анионообмен-ников, они также способны сорбировать катионы, легко образующие связи с кислородом, например
122
Глава 5
легко гидролизующиеся катионы (и02+, Ре3+, Сг3+), и в меньшей степени катионы переходных двухвалентных металлов (Г\И2+ и Си2'+). Эти катионы могут сорбироваться из растворов при значениях рН 2—5 (23а, 93].
Гидратированную двуокись циркония и подобные ей окислы можно получить при действии щелочи на кислые растворы соответствующих солей, причем в зависимости от условий образуется хлопьевидный 'или гелеобразный осадок, который после высушивания имеет вид гранулированного продукта [236], устойчивого в водных суспензиях при кислотности не выше 0,1 н. Емкость 2т02, высушенного при темпе-. ратуре ниже 100°, составляет ~ I мг-экв[г, но она за-гметно падает при повышении температуры сушки [24] {табл. 22). Из данных, полученных при изучении анионообменного равновесия между Вг" и ЫОз*. следует, что оно подчиняется закону действия масс [226]; скорости сорбции ионов на 2т02 и ТЮ2, характеризующие скорость всего процесса, определяются их диффузией внутрь ионообменника (см. стр. 166).
К этой группе ионообменников, обладающих высокой обменной емкостью, относится также основной сульфат свинца [25], ионообменные свойства которого,
Таблица 22
Величины емкостей гидратированной гг02, высушенной при разных температурах [24]
Температура сушки, °С Сорбция 1 СгО^ , ммоль/г Сорбция 2 Иа+> ммоль/г
32 1,31 0,80
105 1,25 0,72
202 0,91 0,63
320 0,45 0,50
500 0,15 0,18
800 0,05 ' 0,05
' Сорбция из 0,1 М К2Сг04 4- 0,2 М НС1, «Сорбция из 0,1 М МаОН.
Гидроокиси и нерастворимые соли
123
несомненно, определяются наличием гидроксильных групп, в то время как ионы сульфата придают соединению необходимую степень нерастворимости. Трехосновный сульфат свинца в кислых растворах является анионообменником, а в щелочных — катио-нообменником с предельной емкостью 7—9 мг-экв/г -(табл. 23). Он может быть использован для удаления следов радиоактивных элементов из сбросных
Таблица 23
Влияние рН на емкость основного сульфата свинца [25|
р" Анионообменная емкость, мг-экв/г Катионообменная емкость, мг-экв/г
1 8,5 _-
1,7 5,8 —
5,6 2,0 —
6,1 1,8 —
6,3 1,0 0,1
6,7 0,8 —
7,2 — 0,1
9,0 — 2,4
10,0 — 5,4
11,0 '— 7,2
12,5 — 7,5
растворов и, вероятно, должен обладать высокой селективностью по отношению к редкоземельным элементам. Экспериментально найденные коэффициенты распределения редкоземельных элементов подтверждают возможность использования этого ионообменника для грубых разделений их смесей.
Нерастворимые соли многовалентных металлов, фосфат циркония
Фосфат циркония получают либо осаждением фосфорной кислотой или. растворами фосфатов из кислых растворов некоторых солей -циркония (например,
124
Глава 5
хлорида или нитрата цикронила), либо обработкой двуокиси циркония фосфорной кислотой. В последнем случае сорбция фосфата носит необратимый характер и преимущественно определяет анионообмен-ные свойства окиси [22, 26, 27]. Обычно применяют первый способ приготовления. Еще в 1943 г. Бойдом с сотр. [1] было показано, что колонки, приготовленные из тонкоизмельченного фосфата циркония с фиксацией его на стеклянной вате, могут быть использованы для отделения урана и плутония от продуктов деления. Позже изучению катионообменных свойств фосфата циркония и подобных ему нерастворимых солей уделялось большое внимание. В настоящее время известно много подобных солей, содержащих цирконий, торий, титан, церий, алюминий, олово(1У), висмут, хром и тантал, наряду с такими анионами, как фосфат, арсенат, антимонат, ванадат, молибдат, вольфрамат, хромат, силикат, сульфид, оксалат и карбонат. Однако большинство выполненных работ посвящено фосфату циркония, который изучен гораздд полнее, чем другие соли.
