авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

Разработка методов синтеза функциональных материалов на основе титана, ниобия и тантала в водных средах

-- [ Страница 5 ] --

Дегидратация сорбентов приводит к снижению величины статической обменной емкости и увеличению константы катионного замещения, а уменьшение в них мольного соотношения фосфора к титану снижает селективность сорбции катионов металлов.

Модифицированные сорбенты по сравнению с немодифицированными оксогидроксофосфатными сорбентами титана обладают повышенными значе-ниями константы обмена при сохранении величины статической обменной емкости, близкой к теоретической (табл. 5). При этом сродство катионов металлов к сорбентам увеличивается в ряду: немодифицированный сорбент < модифицированный железом(III) сорбент < модифицированный цирконием(IV) сорбент < модифицированный ниобием(V) сорбент. Модифицирование катио-нами переходных металлов титанофосфатных сорбентов расширяет возмож-ность их использования в области более низких значений рН раствора, в частности, при сорбции гидролизующихся катионов металлов из растворов с высокими концентрациями электролитов, уменьшающих степень гидратации сорбционного материала.

Таблица 5 - Изменение отношения СОЕэксп./СОЕтеор. и lgKобм. от степени гидратации (n) сорбентов в хлоридных растворах

Состав сорбента -lgKобм. СОЕэксп./СОЕтеор.
Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+
TiOHPO43.17H2O 2.62 2.74 2.85 - 1
TiOHPO41.93H2O 2.16 2.31 2.42 - 0.68-0.72
Zr0.1(TiO)(OH)0.4(HPO4)1.76H2O 1.73 1.80 1.93 1.55 1
Zr0.1(TiO)(OH)0.4(HPO4) 1.48H2O 1.57 1.68 1.82 1.42 0.80-0.82
Zr0.1(TiO)(OH)0.4(HPO4)1.05H2O 1.39 1.44 1.64 1.27 0.59-0.63
(Nb0.1Ti)O1.2(OH)0.1(HPO4)2.30H2O 1.13 1.21 1.28 1.03 0.97
Nb0.1Ti)O1.2(OH)0.1(HPO4)1.86H2O 0.98 1.05 1.14 0.88 0.94
Nb0.1Ti)O1.2(OH)0.1(HPO4)1.48H2O 0.83 0.92 0.99 0.77 0.89

Селективность сорбции редкоземельных элементов в нитратных растворах определяется степенью гидратации иона металла и увеличивается в ряду: Y3+< Gd3+< Eu3+< Sm3+< Nd3+< Ce3+. Сродство катионов d-металлов к сорбентам в хлоридных растворах убывает в ряду Cu2+>Fe2+>Co2+>Ni2+, а в сульфатных и нитратных – в ряду Cu2+>Ni2+>Fe2+>Co2+. Изначально аморфные иониты с однородными функциональными группами по мере насыщения катионами сорбируемых d-металлов приобретают заметную степень кристалличности. Изучены условия кристаллизации оксофосфатов титана(IV), полученных после замещения ионов водорода катионами металлов.

На основе исследования катионного замещения в гидратированных оксо-гидрофосфатах титана и их кристаллизации разработан способ синтеза соединений группы KTP.

Таблица 6 - Состав двойных ортофосфатов титанила и щелочного металла (M – Li, Na, K, Rb, Cs)

Соединение MTiOPO4 Содержание, мас.%
Рассчитано Найдено
M2O TiO2 P2O5 M2O TiO2 P2O5
LiTiOPO4 9.01 48.19 42.82 8.97 48.17 42.86
NaTiOPO4 17.04 43.93 39.03 17.02 43.91 39.07
KTiOPO4 23.79 40.35 35.86 23.78 40.37 35.85
RbTiOPO4 38.26 32.69 29.05 38.28 32.68 29.04
CsTiOPO4 48.29 27.38 24.33 48.30 27.36 24.34

Замещение протонов высоко гидратированного TiO(HPO4)nH2O (n3) катионами лития, натрия, калия, рубидия или цезия в водной среде при 20-60°C обеспечивает стехиометрическое соотношение M:Ti:P в прекурсоре. После термической обработки образуются монофазные кристаллические порошки целевого продукта стехиометрического состава (табл. 6).

Рисунок 11 - Дифрактограмма монофазного кристаллического порошка KTiOPO4 стехиометрического состава

Предложена принципиальная технологическая схема синтеза порошков содинений группы KTP стехиометрического состава, предусматривающая проведение следующих основных операций (рис. 12):

*В.с.- водорастворимая соль щелочного металла Рисунок 12 - Принципиальная технологическая схема синтеза порошков соединений группы КТР стехиометрического состава методом гетерогенного катионного замещения в водных средах с использованием сернокислого раствора титана(IV)

- получение ультрадисперсных частиц гидратированного оксогидроксида титана гидролизом исходных соединений с переводом в гидратированный оксогидрофосфат титана(IV) (TiОHPO4aq) или непосредственное выделение его из кислого сульфатного раствора введением фосфат-ного реагента;

- получение аморфного гидратированного прекурсора целевого соединения (MTiOPO4aq) замещением протона в гидратированном оксогидрофосфате титана(IV) (TiHOPO4aq) на катион соответствующего щелочного металла при обработке раствором соли щелочного металла;

- гидротермальную обработку пульпы;

- гидродинамическую обработку, совмещенную с отмывкой целевого продукта от электролита.

Наработана опытная партия монофазного порошка KТiOРО4 стехиометрического состава, удовлетворяющего требованиям, предъявляяемым к материалам электронной техники.

Результаты успешных испытаний в НТЦ «Полюс-1» - ГП НИИ «Полюс» подтвердили высокую эффективность разработанной технологии синтеза. Элементы на основе KTiOPO4, полученные из наработанной партии порошка, использованы при создании лазеров с преобразованием в высшие гармоники излучения ионов Nd3+ (1.06 мкм 0.53 мкм) и для параметрических генераторов света в диапазоне 1.54-2.95 мкм.

Большое различие в значениях констант катионного замещения определяет возможность эффективного использования сорбентов на основе оксогидрофосфата титана(IV) для разделения катионов элементов с близкими химическими свойствами в водно-солевых растворах сложного состава.

Проведено физико-химическое обоснование использования такого типа сорбентов для извлечения из водных растворов катионов тяжелых металлов на фоне большого количества легких.

 Технологическая схема-55

Рисунок 13

- Технологическая схема очистки аморфным сорбентом ЖРО, содержащих 32 гл-1 солей, соответствующих по составу морской воде

На основе проведенных исследований разработан способ синтеза титанофосфатных сорбентов и проведены укрупненные лабораторные испытания по наработке опытных партий с использованием промпродуктов переработки сфенового концентрата на пигментный диоксид титана.

С использованием синтезированных сорбентов испытана технология (рис. 13) глубокой дезактивации жидких радиоактивных отходов транспортных ядерных энергетических установок с повышенным содержанием солей, соответствующих составу морской воды (филиал ЗФ ФГУП «Северное федеральное предприятие по обращению с радиоактивными отходами», Заозерск, Мурманская область).

Исходные ЖРО (-активность – 550000 Бкл-1, -активность – 610000 Бкл-1, соли – 32 гл-1, нефтепродукты – 0.4 гл-1) очищены до санитарных норм. Очищенный раствор содержал: -активность – 70 Бкл-1, -активность – < 0.7 Бкл-1, нефтепродукты – < 0.0001 гл-1 (меньше нормы для рыбохозяйственных водоемов).

Установлено, что отработанный сорбент после термической обработки при 400-600°С переходит в кристаллическое состояние, обеспечивая жесткую фиксацию сорбированных катионов в виде соединений, нерастворимых в воде, слабокислых и слабощелочных растворах.

Разработан способ дезактивации грунтов, предложена и апробирована в лабораторных условиях принципиальная технологическая схема.

Разработан способ сорбционного извлечения РЗЭ из технологических растворов экстракционной фосфорной кислоты. Экспериментально подтверждено, что разработанные сорбенты могут быть использованы для извлечения РЗЭ из азотно-фосфорнокислых растворов переработки апатитового концентрата (табл. 7), а также при переработке технологических растворов после сернокислотного выщелачивания РЗЭ из фосфогипса. Показана возможность эффективной очистки сточных вод от цветных металлов (табл. 8).

Таблица 7 - Извлечение сорбентами различного состава катионов редкоземельных металлов при их совместном присутствии в растворе (мольл-1): нитрат-ионов – 2.6, фосфат-ионов – 4.9, кальция – 1.2. (Ж:Т=20) (pH=1.5)

Раствор Сорбент Содержание в растворе, гл-1
CeO2 La2O3 Y2O3 Yb2O3 SrO
Исходный 5.56 2.64 0.13 0.0063 1.8
Маточный Zr0.1(TiO)(OH)0.4(HPO4)1.76H2O 1.15 1.14 0.01 0.0001 0.90
Извлечение из раствора, % 79.3 56.8 92.3 98.4 50
Маточный TiO(OH)0.24(HPO4)0.881.89H2O 5.45 2.64 0.08 0.003 0.92
Извлечение из раствора, % 2.0 - 38. 5 52.4 48.9

Таблица 8 - Коэффициент распределения (Кd) катионов меди и никеля при их извлечении из стоков сорбентами различного состава (pH=3.8-4.0, Ж:Т=100)

Сорбент Kd, см3·г-1
Cu2+ Ni2+
Zr0.1(TiO)(OH)0.4(HPO4)1.76H2O 24900 12700
TiO(OH)0.24(HPO4)0.881.89H2O 12400 502


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.