ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Сорбция на природные минералы 6
1.2 Железосодержащие сорбенты 8
1.3 Сорбенты на основе соединений алюминия и кварцита 11
1.4 Композитные материалы 17
1.5 Метод синтеза сорбента 18
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 21
2.1 Влияние условий синтеза на емкость сорбента 21
2.2 Влияние отношения молярной массы железа к массе глинозема на
емкость сорбента 23
2.3 Влияние рН раствора на сорбцию 25
2.4 Стойкость сорбента в циклических условиях 26
2.5 Рентгенофазовый анализ КС 35
2.6 Потенциометрическое титрование функциональных групп 36
2.7 Изотермы сорбции 38
2.7.1 Изотерма собрции фтор-ионов 44
2.7.2. Изотерма сорбции хлор-иона 46
2.8 Кинетика сорбции фтора 47
2.9 Влияние температуры на емкость 48
2.10 Инфракрасная спектроскопия 49
2.11 Поглощение катионов 53
2.12 Определение насыпной плотности и скорости отстаивания сорбентов 53
2.13 Перспективное использование 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 58
На предприятиях постоянно возникает вопрос очистки технологических растворов от примесей, оказывающих негативное влияние на металлургические процессы. Одной из таких задач является очистка цинковых электролитов. Реагентные методы осаждения примесей малоэффективны для высокоминерализованных растворов. Одним из перспективных технологических решений для удаления примесных ионов является сорбционная очистка.
Использование неорганических сорбентов на основе железа (III) перспективно для создания эффективных и низкозатратных способов очистки металлургических растворов от микропримесей, так как поддержание состава раствора особенно важно для цинкового производства, где влияние микропримесей, таких как фтор, сурьма, мышьяк и др. оказывает негативное влияние на протекание процесса электроэкстракции цинка. При этом существующие способы очистки не могут быть непосредственно применены в условиях действующего цинкового производства.
Целью работы является синтез композитного неорганического сорбента и изучение его свойств. Большое внимание было уделено подбору оптимальных параметров для получения сорбента со способностью поглощать различные ионы.
В данной работе изучены особенности синтеза неорганического композитного сорбента, активным веществом которого является акаганеит. При синтезе акаганеита образуются частицы наноразмера, что сильно затрудняет отделение сорбента от раствора. Поэтому предложено наносить акаганеит на более крупноразмерные частицы. В качестве подложки исследованы глинозем и кварцит.
Установлено, что сорбент пригоден к регенерации и может быть использован многократно. Изучена устойчивость образцов сорбентов в циклах «сорбция-десорбция». Показано, что после 6 циклов сорбции емкость сорбента снижается на 15-20%.
Обнаружено, что композитный сорбент обладает высокими сорбционными свойствами по отношению к анионам фтора и хлора. Получены изотермы сорбции хлор- и фтор-ионов. Изотермы описываются уравнением Лэнгмюра и относятся к типу 1.3. По виду изотермы можно сделать вывод о полислойной сорбции ионов фтора и хлора.
На основании ИК-спектров образцов сорбентов можно предположить адсорбционный механизм поглощения ионов фтора и хлора.
Полученный сорбент может быть использован для очистки от фтора и хлора электролитов цинкового производства.
