Особенности электрохимического извлечения иттрия(III) из водных электролитических растворов

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИТТРИЯ(Ш) ИЗ ВОДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ

РАСТВОРОВ

Бажанова А.И.1, Хасанов Ф.Ф.2, Сладь Н.А.3, Кабиров Р.Р.4

1Бажанова Анна Игоревна - магистрант, кафедра физической и коллоидной химии, факультет химии и технологии полимеров в медицине и косметике;

2Хасанов Фаррух Фархадович - магистрант, кафедра пищевой биотехнологии, факультет пищевой инженерии;

3Сладь Наталья Андреевна - студент, кафедра технологии синтетического каучука, факультет технологии и переработки каучуков и эластомеров; 4Кабиров Радимир Рафаэлевич - студент, кафедра «химическая технология высокомолекулярных соединений», факультет энергонасыщенных материалов и изделий; Казанский национальный исследовательский технологический университет,

г. Казань

Аннотация: в работе исследован процесс электрохимической флотации труднорастворимых соединений иттрия(Ш) из водных систем с электролитической добавкой, при концентрации фоновой добавки в 1 г/ли У3+=100мг/л, подобрано оптимальное значение рН среды, при заданном составе раствора. Установлено, что процесс электрофлотации протекает эффективно, степень извлечения выше 95% за 10 минут обработки. Использован лабораторный непроточный флотатор периодического действия.

УДК 544.6

Иттрий является металлом, обладающим рядом уникальных свойств, и эти свойства в значительной степени определяют очень широкое применение его в промышленности сегодня и, вероятно, ещё более широкое применение в будущем. Предел прочности на разрыв для нелегированного чистого иттрия — около 300 МПа (30 кг/мм2), что сравнимо со сталью, при вдвое меньшей плотности. Очень важным качеством как металлического иттрия, так и ряда его сплавов является то обстоятельство, что, будучи активным химически, иттрий при нагревании на воздухе покрывается плёнкой оксида и нитрида, предохраняющих его от дальнейшего окисления до 1000 °С. Поэтому этот металл активно используется в производстве огнеупорной продукции для химической технологии, а также для термоэлектрогенераторов с повышенным КПД и в других наукоёмких продуктах.

В данной работе исследована возможность электрофлотационного извлечения иттрия из модельных систем с разными составами.

Электрохимическая флотация труднорастворимых соединений иттрия(Ш) осуществлялась на модельных растворах, из нитратных, сульфатных, хлоридных и карбонатных систем, с концентрацией фонового электролита 1 г/л и е(У3+) - 100 мг/л.

Исследования по извлечению проводили при комнатной температуре (20±2 0С) в стеклянном непроточном электрофлотаторе объёмом 500 мл. с площадью поперечного сечения аппарата 10 см2 и с электродным блоком, включающим пластинчатый оксидный рутениево - титановый анод (ОРТА) и катод в виде сетки из нержавеющей стали при значении объемной плотности тока - 0,4 А/л. Параметры и концентрации реагентов определены с учётом прошлых исследований[1].

Концентрацию иттрия (Сисх и Сост) определяли на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой ЮАР RQ.

Эффективность процесса извлечения малорастворимых соединений У3+ из раствора оценивали по степени извлечения а

/Сисх — Сост\

а = --- * 100%

V Сисх )

Было исследовано, что максимальная степень извлечения достигается при рН=7 для растворов с каждым из фонов (карбонатный, сульфатный, нитратный, хлоридный). Время снятия проб - 10 минут. Зависимость степени извлечения иттрия от рН среды показана в таблице 1.

Таблица 1. Влияние рН среды на эффективность извлечения труднорастворимых соединений

иттрия

рН а , %

Хлоридный фон Сульфатный фон Карбонатный фон Нитратный фон

6 46 12 28 11

7 93 90 44 95

8 92 62 30 94

9 92 18 32 30

10 81 88 41 76

11 83 90 44 89

Таблица 1. Со (У3+) = 100 мг/л, С (фона) = 1 г/л, IV = 0,4 А/л;

Визуально, при различных фонах в процессе электрофлотационного извлечения У3+, наблюдается образование пенного слоя (флотоконцентрата) бело-серебристого цвета. Во всех случаях при рН=7 и рН=8 пенный слой плотный, большой толщины. При рН=6 и рН=9 пенный слой либо не наблюдается, либо разрушается в процессе эксперимента. Для предотвращения этого явления рекомендуется использовать поверхностно-активные вещества. Выводы

Эксперименты подтверждают целесообразность применения ЭФ как метода извлечения труднорастворимых соединений иттрия(Ш). Технология позволяет управлять процессом извлечения, корректируя основные параметры процесса: плотность тока, состав системы (добавление ПАВ), рН среды. При правильном подборе параметров степень извлечения(а) имеет значение в 95%.

Список литературы

1. Темников С.Р., Крайнее Д.А., Кабиров Р.Р., Сладь Н.А., Бажанова А.И. «Извлечения труднорастворимых соединений никеля(11) из водных растворов нитратов электрофлотационным методом» // Научные исследования. № 5 (24), 2018.