Сорбция скандия активированными углями из сернокисло-хлоридных растворов

В статических условиях изучена адсорбция скандия активированными углями марок ВСК, ДАС и ПФТ (Россия), полученными из различного сырья (соответственно скорлупа кокосового ореха, антрацит, отходы реактопластов) из сернокисло-хлоридных растворов (рН = 2), моделирующих состав растворов подземного выщелачивания полиметалльных руд. Установлено, что сорбция скандия углями марок ДАС и ВСК протекает с наиболее высокими коэффициентами распределения (133 и 45,8 см3/г соответственно). При этом сорбция скандия углем ДАС характеризуется и большим объемным коэффициентом (116 см3 р-ра/см3 угля). Изотермы сорбции скандия этими углями имеют линейный характер и описываются уравнением Генри с константами 133 ± 21 и 46 ± 7 см3/г. Методом ограниченного объема раствора получены интегральные кинетические кривые сорбции скандия, линеаризация которых по кинетическим моделям псевдопервого, псевдовторого порядка, модели Еловича и внутридиффузионной модели Вебера–Морриса свидетельствует о том, что кинетика сорбции скандия углем ВСК c более высоким значением коэффициента корреляции (0,999) описывается с помощью модели псевдовторого порядка. Обработка кинетических данных по сорбции скандия углем ДАС показала, что при использовании всех моделей коэффициент корреляции низкий (<0,939), при этом наибольшее значение наблюдается при применении внутридиффузионной модели. Высказано предположение, что процесс сорбции скандия протекает в смешанно-диффузионной области. В статических условиях изучена возможность элюирования скандия с углей ВСК и ДАС раствором карбоната натрия (10 %) – степень десорбции скандия за две ступени элюирования составила 84,0 и 90,4 % соответственно.

1. Обзор рынка скандия в России и мире. М.: ИГ «Инфомайн, 2017. The review of the market of scandium in Russia and the world. Moscow: IG «Infomain», 2017 (In Russ.).

2. Комиссарова Л.Н. Неорганическая и аналитическая химия скандия. М.: Эдиториал УРСС, 2001. Komissarova L.N. Inorganic and analytical chemistry of scandium. Moscow: Editorial URSS, 2001 (In Russ.).

3. Смирнов А.Л., Титова С.М., Рычков В.Н., Кириллов Е.В., Попонин Н.А., Свирский И.А. Сорбционное извлечение скандия фосфорсодержащими ионитами. Сорбц. и хроматограф. процессы. 2016. Т. 16. No. 4. С. 439—445. Smirnov A.L., Titova S.M., Rychkov V.N., Kirillov E.V., Poponin N.A., Svirskii I.A. Sorption of scandium by phosphate- based ion exchangers. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2016. Vol. 16. No. 4. P. 439—445 (In Russ.).

4. Соколова Ю.В., Пироженко К.Ю. Сорбция скандия из сернокислых растворов с использованием фосфор- содержащих ионитов промышленных марок. Сорбц. и хроматограф. процессы. 2015. No. 4. С. 563—570. Sokolova Yu.V., Pirozhenko K.Yu. Sorption of scandium from sulfuric acid solutions using a phosphorus-containing ion exchangers industrial brands. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2015. No. 4. P. 563—570 (In Russ.).

5. Яценко С.П., Пасечник Л.А. Скандий: наука и техно- логия. Екатеринбург: Изд-во Урал. федерал. ун-та, 2016. Yatsenko S.P., Pasechnik L.A. Scandium: science and technology. Ekaterinburg: Izd-vo UrFU, 2016.

6. Korovin V., Pogorelov Yu. Comparison of scandium recovery mechanisms by phosphorus-containing sorbents, solvent extractants and extractants supported on porous carrier. In: Scandium: compounds, productions and applications. N.Y.: Nova Science Publishers Inc., 2011. Р. 77—100.

7. Weiwei Wang, Yoko Pranolo, Chu Yong Cheng. Recovery of scandium from synthetic red mud leach solutions by solvent extraction with D2EHPA. Sep. Purif. Technol. 2013. Vol. 108. Р. 96—102. DOI: 10.1016/j.seppur.2013.02.001.

8. Wang, W., Yong C.C. Separation and purification of scandium by solvent extraction and related technologies. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2011. Vol. 86. No. 10. P. 1237—1246.

9. Korovin V., Shestak Y., Pogorelov Yu., Cortina J.L. Solvent extraction and liquid membranes: fundamentals and applications in new materials. CRC Press, Taylor and Francis Group, 2008. Р. 278—299.

10. Wang W., Pranolo Y., Yong C.C. Metallurgical processes for scandium recovery from various resources: A review. Hydrometallurgy. 2011. Vol. 108. No. 1—2. P. 100—108.

11. Fujinaga K., Yoshimori M., Nakajima Y., Oshima S., Watanabe Y., Stevens G.W., Komatsu Y. Separation of Sc(III) from ZrO(II) by solvent extraction using oxidized Phoslex DT-8. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 133. P. 33—36. 12. Wang W., Pranolo Y., Cheng C.Y. Recovery of scandium from synthetic red mud leach solutions by solvent extraction with D2EHPA. Sep. Purif. Technol. 2013. Vol. 108. P. 96—101.

12. Rychkov V.N., Semenishchev V.S., Mashkovtsev M.A., Kirillov E.V., Kirillov S.V., Bunkov G.M., Botalov M.S. Deactivation of the scandium concentrate recovered from uranium leach liquors. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2016. Vol. 310. No. 3. P. 1247—1253. DOI: 10.1007/s10967-016-4990-3.

13. Пьяе Пьо Аунг, Трошкина И.Д., Веселова О.А., Давидо- вич Ю.А., Цюрупа М.П., Даванков В.А. Сорбция скан- дия сверхсшитыми полистирольными импрегна- тами, содержащими фосфорорганические кисло- ты. Сорбц. и хроматограф. процессы. 2017. Т. 17. No. 1. С. 45—53. Pyae Phyo Aung, Troshkina I.D., Veselova O.A., Davidovich Yu.A., Tsyurupa M.P., Davankov V.A. Sorption of scan dium supersewn polystyrene impregnate containing organophosphorus acids. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2017. Vol. 17. No. 1. P. 45—53 (In Russ.).

14. Трошкина И.Д., Обручникова Я.А., Пестов С.М. Сор- бция металлов материалами с подвижной фазой экстрагентов. Рос. хим. журн. 2017. Т. LXI. No. 4. С. 54—65. Troshkina I.D., Obruchnikova Ya.A., Pestov S.M. Sorption of metals with materials of mobile extractants. Rossiiskii khimicheskii zhurnal. 2017. Vol. LXI. No. 4. P. 54—65 (In Russ.).

15. Kosandrovich E.G., Soldatov V.S. Fibrous ion exchangers. In: Ion Exchange technology I: Theory and materials. Chapter 9. Eds. Inamuddin, M. Luqman. Springer Science + Business Media B.V., 2012. P. 299—371.

16. Burakova I.V., Burakov A.E., Tkachev A.G., Troshkina I.D., Veselova O.A., Babkin A.V., Wei Moe Aung, Imran Ali. Kinetics of the adsorption of scandium and cerium ions from sulfuric acid solutions on a nanomodified activated carbon. J. Mol. Liq. 2018. Vol. 253. P. 277—283. DOI: org/10.1016/j.molliq.2018.01.063.

17. Мухин В.М., Зубова И.Д., Гурьянов В.В., Курилкин А.А., Гостев В.С. Новые технологии получения активных углей из реактопластов. Сорбц. и хроматограф. процес- сы. 2009. Т. 9. Вып. 2. С. 191—195. Mukhin V.M., Zubova I.D., Gur’yanov V.V., Kurilkin A.A., Gostev V.S. New techniques for obtaining active carbons from thermosetting plastics. Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy. 2009. Vol. 9. No. 2. P. 191—195 (In Russ.).

18. Lash L.D., Ross J.R. Vitro chemical recovers costly scandium from uranium solutions. Mining Eng. 1961. Vol. 13. No. 8. P. 966—969.

19. Smirnov A.L., Titova S.M., Rychkov V.N., Bunkov G.M., Semenishchev V.S., Kirillov E.V., Poponin N.N., Svirsky I.A. Study of scandium and thorium sorption from uranium leach liquors. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2017. Vol. 312. P. 277—283. DOI 10.1007/s10967-017-5234-x].

20. Ho Y.S. Review of second-order models for adsorption systems. J. Hazard. Mater. 2006. Vol. B136. P. 681—689. http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.12.043.

21. Tran H.N., You S.-J., Hosseini-Bandegharaei A., Chao H.-P. Mistakes and inconsistencies regarding adsorption of contaminants from aqueous solutions: A critical review. Water Res. 2017. Vol. 120. P. 88—116. DOI: 10.1016/j.watres.2017.04.014.