Извлечение Cu2 -ионов из нейтральных и слабокислых растворов ионообменным методом - Курсовая работа

Обмен ионов в различных фазах играет большую роль в природе и технике. Питание растений, образование сульфатных и содовых озер и многие другие процессы, происходящие в природе, обязаны обмену ионов между твердой и жидкой фазами. Иониты могут поглощать из растворов электролитов (солей, кислот и щелочей) положительные или отрицательные ионы (катионы или анионы), выделяя в раствор взамен поглощенных эквивалентное количество других ионов, имеющих заряд того же знака. Молекулярную структуру иониты можно представить в виде пространственной сетки или решетки, несущей неподвижные (фиксированные) ионы, заряд которых компенсируют противоположно заряженные подвижные ионы, так называемые противоионы. Они то и участвуют в ионном обмене с раствором.Ионообменные смолы - синтетические высокомолекулярные органические иониты, практически нерастворимые в воде и других растворителях, обладающие ионообменными свойствами. Ионообменные смолы подразделяются на: Катионообменные (поликислоты) смолы бывают как сильно, так и слабокислотные..Сильнокислотные.катиониты-это.катиониты,обменивающие катионы в растворах при любых значениях PH, слабокислотные - способные к обмену катионов в щелочных средах при PH>7. Если носителями электрических зарядов молекулярного каркаса ионообменной смолы являются фиксированные ионы только одного типа, то такие смолы называют монофункциональными, если же смолы содержат разнотипные ионогенные группы, то они называются полифункциональными [1].изопористые ионообменные смолы (имеют однородную структуру и полностью состоят из смолы, поэтому их обменная способность выше, чем у предыдущих смол). Получают ионообменные смолы полимеризацией, поликонденсацией или путем полимер аналогичных превращений, так называемой химической обработкой полимера, не обладавшего до этого свойствами ионита. Среди промышленных ионообменные смолы широкое распространение получили смолы на основе сополимеров стирола и дивинилбензола. Чаще всего синтез производят полимеризацией или поликонденсацией мономеров, содержащих ионогенные группы; присоединением ионогенных групп к отдельным звеньям ранее синтезированного полимера; присоединением ионогенных групп к звеньям синтетического линейного полимера с превращением его в сетчатый полимер. ДОЕ не является постоянной величиной - она зависит от скорости пропускания раствора через смолу, величины зерен смолы, состава раствора и температуры.2.1 Йодометрический метод определения концентрации Cu2 -ионов в растворе В колбу для титрования вводили аликвотную часть (10,00мл.) исследуемого раствора , 2мл. раствора H2SO4 разбавляем водой до 100 мл. добавляем KI.[3] Далее оттитровывают раствор тиосульфатом, прибавляя раствор крахмала (5 мл) в конце титрования, когда раствор со взмученным в нем осадком будет иметь светло-желтую окраску. Молярность раствора CUSO4 рассчитывается по формуле: , моль/мл (2) где: - молярная концентрация сульфата меди, моль/мл;В данной работе определяли динамическую обменную емкость, полную динамическую обменную емкость по Cu2 -катионам и степень отмывки смолы КУ 2-8 от Cu2 -катионов 5% раствором серной кислоты. В ионообменную колонку dвнутр = 12мм, помещали 1,0г смолы КУ2-8. После насыщения смолы катионами меди проводили элюирование катионов меди из смолы 5% раствором соляной кислоты. Концентрацию меди в растворе на выходе из ионообменной колонки (Мвых) определяли иодометрическим методом и рассчитывали по формуле 2. Степень отмывки определяли графически по выходным кривым сорбциям и кривым элюирования.Ионообменные процессы основаны на способности некоторых твердых веществ, называемых ионитами, при контакте с растворами электролитов поглощать ионы в обмен на ионы того же знака, входящие в состав ионита. Ионообменные смолы применяют в гидрометаллургии для решения следующих задач: для селективного извлечения металла из бедного раствора и получения более концентрированного раствора извлекаемого металла, разделения близких по свойствам элементов: Zr и Hf и др., получения высокочистой и умягченной воды, очистки от примесей различных производственных растворов и обезвреживания сточных вод.

Содержание

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Ионообменные смолы и их применение в металлургии

1.2 Состав, структура и синтез ионообменных смол

1.3 Характеристика ионообменной смолы КУ2-8

2. Экспериментальная часть

2.1 Иодометрический метод определения концентрации Cu2 -ионов в растворе

2.2 Определение эксплуатационных характеристик смолы КУ2-8 по катионам меди

2.3 Исследование зависимости динамической объемной емкости смолы КУ2-8 от концентрации по катионам Cu 2 в исходном растворе

Заключение

Список использованной литературы

Обмен ионов в различных фазах играет большую роль в природе и технике. Питание растений, образование сульфатных и содовых озер и многие другие процессы, происходящие в природе, обязаны обмену ионов между твердой и жидкой фазами.

Иониты - твердые, практически нерастворимые вещества или материалы, способные к ионному обмену. Иониты могут поглощать из растворов электролитов (солей, кислот и щелочей) положительные или отрицательные ионы (катионы или анионы), выделяя в раствор взамен поглощенных эквивалентное количество других ионов, имеющих заряд того же знака. Молекулярную структуру иониты можно представить в виде пространственной сетки или решетки, несущей неподвижные (фиксированные) ионы, заряд которых компенсируют противоположно заряженные подвижные ионы, так называемые противоионы. Они то и участвуют в ионном обмене с раствором.

Важнейшей областью применения ионитов является водоподготовка. С помощью ионитовых фильтров получают обессоленную воду для паросиловых установок, многих современных технологических процессов и бытовых нужд.

Целью данной работы является: «Извлечение Cu2 - ионов из нейтральных и слабокислых растворов ионообменным методом».

Для достижения поставленной цели решаются следующие основные задачи: Написание литературного обзора, знакомство с ионообменными процессами и их применение в цветной металлургии. Изучение состава, структуры и синтеза ионообменных смол, характеристика смолы КУ2-8.

Изучение эксплуатационных характеристик смолы КУ2-8 по катионам меди в динамических условиях. Определение динамической обменной емкости (ДОЕ), полной динамической емкости (ПДОЕ)

Определение степени отмывки КУ2-8 5%-ным раствором H2SO4

Исследовать зависимость динамической объемной емкости смолы КУ2-8 от концентрации катионов Cu 2 в исходном растворе.

1. Ионообменные процессы основаны на способности некоторых твердых веществ, называемых ионитами, при контакте с растворами электролитов поглощать ионы в обмен на ионы того же знака, входящие в состав ионита.

Ионообменные смолы применяют в гидрометаллургии для решения следующих задач: для селективного извлечения металла из бедного раствора и получения более концентрированного раствора извлекаемого металла, разделения близких по свойствам элементов: Zr и Hf и др., получения высокочистой и умягченной воды, очистки от примесей различных производственных растворов и обезвреживания сточных вод.

Ионообменные смолы - это высокомолекулярные органические, практически нерастворимые в воде и других растворителях полиэлектролиты, обладающие ионообменными свойствами.

Ионообменные смолы делят на: катионообменные (поликислоты), анионообменные (полиоснования) и амфотерные.

2. Определены эксплуатационные характеристики смолы КУ 2-8 в динамических условиях.

Установлено, что: - ДОЕ смолы КУ 2-8 по Cu2 -катионами равна 0,84 ммоль/г, при Мисх= 0,028 ммоль/мл, - ДОЕ= 0,84 ммоль/г, при Мисх= 0,02 ммоль/мл, - ДОЕ= 0,639 ммоль/г, при Мисх= 0,0426 ммоль/мл, - ПДОЕ смолы КУ 2-8 по Cu2 -катионам составляет: 2,5 ± 0,4 ммоль/г;

3. Определена степень отмывки смолы КУ 2-8 5%-ным раствором серной кислоты.

Установлено что степень отмывки смолы КУ 2-8 от катионов Cu2 5% раствором H2SO4 составляет 35-78%.

4. Исследована зависимость динамической объемной емкости смолы КУ2-8 от концентрации катионов Cu 2 в исходном растворе.

Установлено что с увеличением концентрации катионов Cu 2 в исходном растворе, динамическая объемная емкость уменьшается .

1. Вольдман Г.М. Теория гидрометаллургических процессов : учеб. Пособие для вузов / Г.М. Вольдман, А.Н. Зеликман; 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Интермет Инжиниринг, 2003. - 464 с.

2. Иониты в цветной металлургии / Под ред. К.Б. Лебедева. - М.: Металлургия, 1975. - 380 с.

3. Методы аналитической химии / Под ред. Ю. Ю. Лурьева. - М.: Изд-во «Химия», 1969. - с.

Размещено на .ru