Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Окисел С гидратируется по типу кислот и дает:
—+ Ма+ + С1 ^± —С^ +Н+ + СГ (IV. 15)
Х0Н Х(Жа
В силу неоднородного состава окислов на поверхности анио-нообменная адсорбция может сопровождаться обменом катионов и наоборот. Обычный активный уголь хорошо поглощает сильные кислоты и не поглощает щелочей, окисленный — наоборот. В разбавленных растворах солей щелочных металлов раствор в результате контакта с углем подщелачивается, с окисленным углем — подкисляется. Адсорбция сильных электролитов на углях носит в основном ионообменный характер. Молекулярная адсорбция наблюдается для органических веществ. При этом абсолютная величина поглощения сильных электролитов значительно меньше адсорбции поверхностно-активных неэлектролитов, их значения отличаются как 0,5 и 3,2 ммоль/г. Соли щелочноземельных металлов адсорбируются по ионообменному механизму с подщелачиванием; механизм же адсорбции солей тяжелых металлов (Ag, Аи, Нд, Си и других) не вполне ясен. Это может быть как молекулярная адсорбция, так и поверх-
158
ностная реакция с образованием труднорастворимых соединений [79].
Причина избирательности свойств активных углей по отношению к ионам сильных электролитов является в настоящее время одним из наиболее дискутируемых вопросов [80].
Примеры применения обычного активного угля для получения особо чистых веществ даны, в основном, для растворов неэлектролитов и адсорбции паров.
Примеры применения неокисленных углей для целей разделения и очистки веществ в водных растворах немногочисленны в связи с небольшими величинами емкости для электролитов. На активном угле СКТ было проведено разделение бинарных смесей урана с Сй, РЬ и Ъп из разбавленных растворов соляной кислоты. При соотношении концентраций примеси и урана, равных 1 : 10, 1 : 50, были получены коэффициенты очистки извлекаемых элюэнтом (раствором НгЮ3) примесей порядка 1—9- 103 [81]. Разделение от указанных примесей может быть достигнуто и для N1, Со, Мп, А1, ТЬ, 1х, щелочных и редкоземельных элементов, которые не сорбируются на угле из 1,5 М растворов соляной кислоты.
При исследовании адсорбции мышьяка из нитратных растворов на угле БАУ был установлен факт химического взаимодействия этой примеси с поверхностью активного угля [82]. По всей вероятности, большой эффект очистки ОеС14 от микропримеси мышьяка, полученный на активном угле БАУ [40], происходит за счет процесса хемосорбции. Содержание мышьяка было снижено на два-три порядка, с 5- \0~5 до Ю-8 %. Применение окисленного угля увеличило эффект очистки ОеС14. Высокие значения адсорбции мышьяка отмечены и при исследовании адсорб-
*
ции радиоактивной примеси АзС13 из "ПСЦ на угле БАУ [44].
Эффективная очистка от микропримеси мышьяка имеет место и из среды фтористого и хлористого водорода, в связи с чем активные угли используются для парофазной очистки исходных газов в производстве особо чистой соляной и плавиковой кислот [83]. Химическая инертность поверхности активного угля позволяет рассматривать его в качестве единственно возможного адсорбента в среде фтористого водорода и плавиковой кислоты. Предложен способ тонкой очистки плавиковой кислоты от ряда примесей на синтезированном особо чистом угле [84].
Эффективное применение активных углей в растворах электролитов обеспечивается с помощью комплексообразователей. Этот метод нашел в последнее время широкое применение и рассматривается как один из новых перспективных путей разделения элементов и получения высокочистых металлов [85]. Сущность метода сводится к использованию различия в адсорбции простых и комплексных ионов на поверхности угля. С помощью
159
комплексообразователей изменяют природу микропримесей и переводят их в более сорбируемую форму. Так как величина адсорбции макрокомпонента (электролита) значительно меньше адсорбции комплекса (неэлектролита), данный метод позволяет проводить тонкую очистку веществ от микропримесей из насыщенных по макрокомпоненту растворов. Степень и эффективность разделения при применении комплексообразова-теля определяется константой нестойкости комплекса, природой и строением лиганда, зарядом комплекса. Поскольку в конечном итоге механизм адсорбции молекулярный, то наибольшей сорбируемостью обладают те комплексы, которые образуют с ионами металлов высокопрочные труднорастворимые соединения. В целом, механизм взаимодействия несколько более сложный, чем просто молекулярная адсорбция и сопровождается побочными явлениями [86]. Адсорбционно-комплексооб-разовательный метод может быть осуществлен в разных вариантах. В одном из них реагент-комплексообразователь вводят в очищаемый раствор, который пропускают через колонну с активным углем. В другом реагент наносят на активный уголь и через колонну пропускают очищаемый раствор. На выходе из колонны при этом предусматривают слой чистого угля для предотвращения проскока комплексообразователя. Кроме активного угля применяют иногда активную окись алюминия. В качестве комплексообразователей используют а-нитрозо-р-нафтол, диме-тилглиоксим, 8-оксихинолин, дитизон, купферон, фосфорноорга-нические эфиры [87, 88]. Наибольшее распространение для глубокой очистки веществ получил диэтилдитиокарбамат натрия.
