ИОНООБМЕННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И АЛЮМИНИЯ В ХОДЕ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ КРЕКИНГА
Authors: ПУЖЕЛЬ А.О. , БОРИСОВ В.А. , ТРЕНИХИН М.В. 
Published: January 2025

Показана возможность селективного ионообменного выделения ионов редкоземельных элементов (РЗЭ), в частности La3+, из слабокислых растворов, содержащих избыток ионов Аl3+ и Fe3+. Сорбцию РЗЭ и Al3+ проводили в статических и динамических условиях с помощью хелатообразующего амфолита Purolite S-930 в Na-форме. Избирательную десорбцию РЗЭ осуществляли, промывая колонку водным раствором этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), при этом ионы Al3+ остаются в колонке. Оптимизированы условия выделения ионов La3+, исследован механизм их сорбции. Эксперимент подтвердил возможность эффективного извлечения лантана при оптимальном pH 4.0 и температуре 25 °C. Увеличение температуры до 65 °Cснижает время установления сорбционного равновесия с 5 до 3 ч при начальной концентрации лантана 2.4 мг/л. Рассчитаны значения эффективной энергии активации процесса (36.9 кДж/моль) и величины предельной сорбции (322 мг/г). Показано влияние концентрации ЭДТА на эффективность десорбции ионов La3+ в присутствии Al3+. Разработанная методика использована для сорбционной очистки РЗЭ-содержащего технологического раствора, получаемого в ходе комплексной фторидной переработки отработанных катализаторов крекинга нефти. Сорбционная очистка этого раствора в лабораторных условиях позволяет получить достаточно чистый концентрат (суммарное содержание оксидов РЗЭ ~85 мас. %). Избирательная десорбция с иминодиацетатного амфолита позволяет сконцентрировать РЗЭ из технологического раствора в 30 раз, при этом их потери не превышают 20 %.

The possibility of selective ion-exchange separation of rare earth elements (REE), in particular La3+, from weakly acidic solutions containing an excess of Al3+ and Fe3+ ions has been demonstrated. The sorption of REEs and Al3+ was conducted under static and dynamic conditions using the chelating ampholytic resin Purolite S-930 in the Na-form. Selective REE desorption was performed by washing the column with the aqueous solution of EDTA, while Al3+ ions were retained in the column. The conditions for La3+ ion extraction were optimized, and the mechanism of their sorption was investigated. Experiments confirmed effective lanthanum extraction at the optimal pH 4.0 and a temperature of 25 °C. An increase in temperature to 65 °C reduces the sorption equilibrium time from 5 to 3 hours at an initial lanthanum concentration of 2.4 mg/L. The effective activation energy of the process was calculated to be 36.9 kJ/mol, and the maximum sorption capacity was determined as 322 mg/g. The influence of EDTA concentration on the efficiency of La3+ ion desorption in the presence of Al3+ was demonstrated. The developed methodology was applied for the sorption purification of REE-containing technological solution obtained during complex fluoride processing of the spent oil-cracking catalysts. Laboratory-scale sorption purification of this solution yielded a sufficiently pure concentrate (with the total REE oxide content at 85 wt%). Selective desorption from the iminodiacetate ampholyte allows a 30-fold REE concentrating from the technological solution, with losses not higher than 20 %.