Свойства смол-сорбентов

Смолами, или ионитами называют твердые, высоко-молекулярные соединения, которые благодаря наличию в них ионогенных групп способны обмениваться с раствором электролитов положительно- или отрицательно заряженными ионами в эквивалентных количествах. Иониты получают путем полимеризации стирола и дивинилбензола. Макромолекула смолы может быть представлена из длинных полимерных ДВБ (сшивок) тем прочнее смола, тем меньше она растягивается при погружении ее в раствор. При синтезе на матрицу смолы вводят фиксированные ионы (ионы положительного знака). В роли таких ионов выступают производные аминов.

NH₄⁺ R NH₃⁺ NH⁺

R1

R2 NH₂⁺ N⁺

Для компенсации зарядов фиксированных ионов в матрицу смолы вводят противоионы в эквивалентном количестве (OH^-, Cl^-). При погружении смолы в раствор противоионы теряют связь и переходят в раствор. А на их место из раствора заходят другие ионы того же знака.

Ионит, способный к обмену анионами, называется анионитом.Если фиксированный ион имеет отрицательный заряд, и противоион-положительный, то такие иониты называются катионитами. Условно матрицу смолы обозначают буквой R. Рисунок 35.

. Рис. 35.

ROH или RCl — анионит

HR или NaR — катионитAu в цианистом растворе находится в виде комплекса[Au(CN)₂]^-. Значит для его извлечения используют анионит.

Обменная реакция:

Свойства смол. К смолам предъявляются следующие требования :

1. Набухаемость

-при погружении в раствор, зерна смолы увеличиваются в объеме за счет проникновения молекул воды вглубь зерна смолы;

-размер сухих зерен 0.53.0 мм;

-при погружении в раствор, они увеличиваются в объеме от

1,5  2,0 до 8  10 раз.

-коэффициент набухания :

Коэффициент набухаемости играет определенную роль для диффузии ионов внутри зерна смолы.

2. Обменная емкость

3. Различают:

• полная обменная емкость ПОЕ;

• равновесная обменная емкость по данному иону;

-равновесная обменная емкость.

РОЕ.(Рабочая емкость – в реальных условиях -характеризует содержание Au в реальных условиях).

ПОЕ — такое количество ионов, которое может поглотить единицa веса или единиц объема смолы; мг-экв / г_{сух. см.}; мг-экв / мл _{наб. см.};мг / г, мг /. Например, для смолы АМ-2Б ПОЕ=130 мл/г.

РОЕ_Me — характеристика для любого металла или иона и характеризует такое количество металла или иона данной природы, которое может поглотить смола в равновесии. Для смолы АМ-2Б РОЕ_Au= 812 мг/г (из промышленных растворов).

РОЕ — характеризует обменную емкость, достигаемую в реальном процессе. Обычно это 70  90% от РОЕ.

4. Селективность смолы

Это отношение:

5. Пористость смол

Смолы делают двух типов:

- гелеобразной структуры;

- макропористые.

Они различаются размером внутренних пор и удельной поверхностью. У гелеобразной структуры удельная поверхность до (0.10.2) 1 м²/г смолы. У макропористых удельная поверхность до 30  70 м²/г смолы.

В настоящее время синтезируют в основном макропористые сорбенты, т.к. они характеризуются большей скоростью процесса. Для АН-25 удельная поверхность 53 м²/г.

6. Механическая прочность;

Смолы должны иметь высокую механическую прочность к ударной нагрузке и механическому истиранию, с тем, чтобы потери их от механических нагрузок были минимальны.

7. Регенерируемость смолы;

Смола должна не только хорошо поглощать ионы, но также обладать способностью к регенерации с целью многократного использования в замкнутом цикле – сорбция-регенирация-сорбция.

Загруженная в процесс смола работает несколько лет.

В настоящее время широко используется смола АМ-2Б.

“А” — анионит;

“М” — макропористый;

“2” — вторая модификация;

“Б” — бифункциональный, т.е. фиксированные ионы 2-х типов:

50% — третичных аминов;

50% - четвертичных аммониевых оснований.

Формула АМ-2Б:

CH₂HN(CH₃)₂Cl NH⁺

R (CH₃)2N(CH₃)₂Cl N⁺

Cl - противоион.

Использование сорбции

Возможны следующие случаи:

1. Для извлечения золота из цианистого раствора после фильтрации (т.е. вместо цементации цинка). Данный метод гораздо дороже, чем цементация цинком, поэтому не используется;

2. Использование смолы для извлечения Au из пульпы после завершения цианирования (исключается фильтрация). Но метод не использует возможности ускорения процессов;

5. Сорбционное выщелачивание, т.е. совмещение цианирования с сорбцией Au в одном аппарате.

При этом:

• исключается фильтрация;

• сокращается время цианирования;

• повышается извлечение Au из раствора.