ВЛИЯНИЕ ФОНОВОГО ЭЛЕКТРОЛИТА И ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЕВРОПИЯ
Аннотация
Европий и его соединения находят широкое применение в высокотехнологичных процессах ядерной и водородной энергетики, электронике, медицине и других сферах. В работе получены и проанализированы закономерности электрофлотационного извлечения труднорастворимых соединений европия из модельных систем. Целью работы являлось получение данных по процессу электрофлотационного извлечения труднорастворимых соединений европия (III) из модельных систем с фоновым электролитом и добавками поверхностно-активных веществ, а также установление оптимальных условий эффективного извлечения труднорастворимых соединений европия (III). Исследование проведено при комнатной температуре (20±2 °C) в непроточном электрофлотаторе периодического действия, который исполнен в виде вертикальной колонны. Площадь поперечного сечения электрофлотатора 10 см2, объем обрабатываемого раствора 500 мл, высота аппарата 800 мм, вентиль отбора проб располагается на высоте 40 мм от электродного блока. Электродный блок состоит из нерастворимого анода, выполненного из ОРТА (титан с покрытием оксида рутения) и катода, выполненного из сетки нержавеющей стали (размер ячеек
0,5×0,4 мм, толщина проволоки 0,3 мм). Массовая концентрация европия (III) определена на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой марки Termo Scientific. Определение размеров частиц и гранулометрического состава, а также поверхностного заряда частиц дисперсной фазы (ξ- дзета-потенциалов) проведено с помощью лазерного анализатора частиц Photocor Compact-Z. Эффективность процесса извлечения труднорастворимых соединений Eu3+ оценивали по степени извлечения α (%). Объектами исследования являлись коллоидно-дисперсные системы малорастворимых соединений европия (III) в водных растворах при наличии поверхностно-активных веществ различной природы и фоновых электролитов. Исходный водный раствор содержит: СEu3+ - 0,1 г/л, Сфонового электролита - 1 г/л, фоновые соли: NaCl, NaNO3, Na2SO4, CПАВ - 5 мг/л. Показано, что для каждого типа растворов эффективность электрофлотационного процесса достигается при определенных рН. Установлено, что оптимальными условиями извлечения соединений европия (III) являются: объемная плотность тока, Jv = 0,4 А/л; продолжительность процесса 10 мин. Для нитратного фона степень извлечения максимальна при pH 10 – 11 и наличии в растворе добавки анионного ПАВ (ОксиПАВ А1218). При извлечении соединений европия (III) из системы с сульфатным фоном лучшие результаты получены при значениях pH 8 и 10, а также добавлении анионного и/или катионного (Септа ПАВ ХЭВ70) поверхностно активного вещества. Хлоридный фон показал лучшие условия для извлечения европия (III) при pH 7 с добавлением неионогенного ПАВ марки ПЭО-1500. Степень извлечения европия составляет 98-99%.
Литература
Tverdov A., Zhura A., Nikishichev S. Rare Earth Metal Market Review. Globus: Geologiya i Biznes. 2013. N 1(25). P. 16-19 (in Russian).
Suponitskiy U.L. Сhemistry of rare earths elements. M.: RChTU D.I. Mendeleev. 2007. 108 p. (in Russian).
Kolesnikov V.A., Il’in V.I., Brodskiy V.A., Kolesnikov A.V. Electroflotation in the process of water purification and extraction of valuable components from liquid industrial wastes. Overview. Teor. Osn. Khim. Tekhnol. 2017. V. 51. N 51. P. 361–375 (in Russian).
Kolesnikov V.A., Il’in V.I., Kapustin Y.E. Electroflotation technology of industrial wastewater treatment. М.: Khimiya. 2007. 307 p. (in Russian).
Gaidukova А.М., Brodskiy V.А., Volkova V.V., Kolesnikov V.A. Selective separation and isolation of copper (II), iron (II, III) and cerium (III, IV) ions from aqueous solutions by electroflotation method. Zhurn. Prikl. Khim. 2017. V. 90. N 8. P. 1020-1025 (in Russian).
Kolesnikov V.A., Milutina А.D., Krukov А.U., Kolesnikov A.V. Influence of surfactants and carbon nano-materials on the electroflotation process of extraction of the dispersed phase of cobalt hydroxides. Electrokhimiya. 2017. V. 53. N 11. P. 1454-1458 (in Russian).
Kolesnikov A.V., Kuznecov V.V., Kolesnikov V.A., Kapustin U.E. The role of surfactants in the electroflotation process of extraction of copper, Nickel and zinc hydroxides and phosphates. Teor. Osn. Khim. Tekhnol. 2015. V. 49. N 1. P. 3-11 (in Russian).
Kolesnikov A.V., Кruchkova L.А., Vorobiova О.E., Кisilenko P.N. Influence of surfactants on the process of electroflotation extraction of chromium hydroxides from industrial wastewater. Voda: Khim. Ekol. 2014. N 9 (75). P. 28-34 (in Russian).
Ibrahim M.Y., Mostafa S.R., Fahmy M.F.M., Hafez A.I. Utilization of electroflotation in remediation of oily waste water. Separ. Sci. Technol. 2001. V. 36. P. 3749–3762.
Il’in V.I., Sedashova O.N. An electroflotation method and plant for removing oil products from effluents. Chem. Petrol. Eng. 1999. V. 35. P. 480–481.
Mansour L. B., Chalbi S. Removal of oil from oil/water emulsions using electroflotation process. J. Appl. Electrochem. 2006. V. 36. P. 577–581.
Lobacheva O.L., Chirkst D.E., Berlinsky I.V. Ion flotation of cerium group cations using surfactant. Vestn. SPb Un-ta. Ser. 4. Fizika. Khimiya. 2010. N 3. P. 131-134 (in Russian).
Chirkst D.E., Lobacheva O.L., Dzhebaga N.V. Ion flotation of lanthanum (III) and holmium (III) from nitrate and nitrate-chloride media. Zhurn. Prikl. Khim. 2012. V. 85.
N 1. P. 28-31 (in Russian).
Chirkst D.E., Lobacheva O.L., Berlinsky I.V., Dzhebaga N.V. Effect of chlorides on ion flotation of cerium (III) and samarium (III). Zhurn. Prikl. Khim. 2011. V. 84. N 2. P. 345-348 (in Russian).
Chirkst D.E., Lobacheva O.L., Berlinsky I.V., Sulimova M.I. Thermodynamic properties of hydroxo compounds and the mechanism of ionic flotation of cerium, europium and yttrium. Zhurn. Fiz. Khim. 2009. V. 83. N 12. P.2221-2226 (in Russian).
Abryutin D.B., Streltsov К.А. Prospects of application of ion flotation process. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Tsvet. Metallurg. 2013. N 3. P. 3-6 (in Russian).
Gaidukov E.N., Kolesnikov A.V., Moshkina D.S., Kolesnikov V.A. Electroflotation recovery of poorly soluble lanthanum compounds from highly concentrated salt systems. Russ. J. Appl. Chem. 2018. V. 91. N 1. P. 70–77.
Tangalychev R.D., Gaidukov E.N., Sysoev V.A., Berezin N.B. Extraction of sparingly soluble lanthanum (III) compounds from aqueous solutions of oxalate by the electroflotation method. Vest. Tekhnol. Univ. 2017. V. 20. N 4. P. 47-49 (in Russian).
Gaidukova А.М., Brodskiy V.А., Kolesnikov V.A. Influence of pH on physical and chemical characteristics and efficiency of electroflotation extraction of slightly soluble cerium (III, IV) compounds from aqueous solutions. Zhurn. Prikl. Khim. 2015. V. 88. N 9. P. 21-26 (in Russian).
Kolesnikov A.V., Gaidukov E.N., Rakov D.D. Features of electroflotation extraction of scandium (III) from aqueous electrolyte solutions. Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 29. N 3 (162). P. 11-14 (in Russian).
Gaidukov E.N., Kolesnikov A.V., Moshkina D.S., Kolesnikov V.A. Electroflotation extraction of insoluble lanthanum compounds from highly concentrated salt systems. Zhurn. Prikl. Khim. 2018. V. 91. N 1. P. 77-85 (in Russian).
Gaidukov E.N., Kolesnikov A.V. Electroflotation extraction of lanthanum hydroxides and oxalates. Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2016. V. 30. N 3(172). P. 24-25 (in Russian).
Meshalkin V.P., Kolesnikov A.V., Kovalenko V.S., Gaidukov E.N. Experimental studies of the efficiency of the electroflotation process of extraction of insoluble lanthanum compounds from aqueous solutions. Dokl. Akad. Nauk. Khim. Tekhnol. 2016. V. 467. N 2. P. 185-187 (in Russian).
