Д.В. Акимов, Н.Б. Егоров

Томский политехнический университет

Сорбция ПалЛадия сульфидами металлов

Сорбционное извлечение является одним из наиболее эффективных способов извлечения металлов платиновой группы из растворов с высоким содержанием солей цветных и других металлов, в том числе из технологических и сбросных растворов. Проблема извлечения платиновых металлов достаточно остро стоит не только в гидрометаллургии при переработке руд сложного состава, но и в радиохимии в связи с тем, что в реакторах на быстрых нейтронах платиновые металлы образуются с большим выходом.

Основной целью работы являлось отработка получения сорбентов на основе агара, содержащих сульфиды некоторых металлов и сравнение их сорбционной способности по отношению к извлечению микроколичеств палладия из водных растворов.

В качестве внедренных в агаровую матрицу компонентов были выбраны сульфиды металлов - свинца, цинка, меди, кадмия, никеля и кобальта.

Исследование процесса сорбции ионов палладия проводилось в динамических условиях из его хлоридных растворов при температуре 18±1 ⁰С. Процесс сорбции ионов палладия сульфидами металлов, внедренными в агаровую матрицу изучали путем построения зависимостей в координатах: масса палладия, накопившегося в агаровой матрице (m, мг) – время процесса сорбции (t, мин). Массу палладия, перешедшего из раствора в агаровую матрицу, находили по разнице количества палладия до и после процесса сорбции. Содержание палладия определяли методом потенциометрического титрования.

На рис. 1 показано влияние концентраций агара и сульфидов металлов на сорбцию палладия из растворов с концентрацией 5×10^-4 моль/л. Сорбцию проводили в течении 20 минут в растворе объемом 75 мл.

Рис. 1. Зависимости сорбции палладия от концентрации агара и сульфидов металлов

Рис. 2. Рентгенофлуоресцентные спектры сорбентов, содержащих NiS и CuS до и после сорбции палладия. Время сорбции 30 мин. С_Pd = 3×10^-3 моль/л

На основании полученных данных был сделан вывод, что наилучшими сорбентами являются сульфид никеля NiS и сульфид меди CuS. Оптимальная концентрация агара для обоих сорбентов составила 60 г/л.

Рис. 3. Кинетические кривые сорбции палладия: С_Pd = 3×10^-3 моль/л. T = 18 ⁰С; 1 – NiS; 2 – CuS

Как показал рентгенофлуоресцентный анализ сорбентов до и после их взаимодействия с разбавленными растворами палладия во всех исследованных случаях происходит замещение иона металла в агаровой матрице на ион палладия. На рис. 2 представлены результаты анализа для сорбентов на основе агара содержащих сульфиды никеля и меди. Из рентгенофлуоресцентных спектров видно, что после сорбции палладия в спектре появляются характерные пики палладия, при этом интенсивность пиков никеля и меди значительно уменьшаются.

На рис. 3 представлены экспериментальные кинетические кривые для сорбции палладия из растворов с концентрацией 3×10^-3 моль/л для сорбентов, содержащих NiS и CuS.

Анализ кинетических кривых свидетельствует о том, что процесс ионного обмена проходит в две стадии. Первая стадия, соответствующая пологому участку на этих кривых, отвечает процессу насыщения ионами Pd (II), микрокристаллов на поверхности сорбентов, которое происходит за короткий промежуток. Вторая стадия, соответствует некоторому «спрямлению», свидетельствующее о полном насыщении палладием поверхности сорбента и дальнейшей медленной диффузии ионов палладия вглубь сорбента.