УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЛЕЙ ПЕРЕХОДНЫХ, РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ И АКТИНОИДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРОВ С ПОМОЩЬЮ НАНОПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. Универсальный способ селективного извлечения солей переходных, редкоземельных и актиноидных элементов из многокомпонентных кислых растворов, содержащих ионные комплексы переходных, и/или редкоземельных, и/или актиноидных элементов, отличающийся тем, что селективность извлечения солей осуществляется электростатическим эффектом взаимодействия дипольных моментов сольватированных ионных комплексов переходных, редкоземельных и актиноидных элементов с электрическим полем двойного электрического слоя границы раздела "стенка нанопоры - раствор" в объемах пор нанопористых электропроводящих материалов и включает следующие последовательные процессы:
a. заполнение поры нанопористого электропроводящего материала раствором, содержащим ионные комплексы переходных, или/и редкоземельных, или/и актиноидных элементов;
b. вытеснение из нанопор слабо локализованных в нанопорах ионных комплексов переходных, редкоземельных и актиноидных элементов давлением газов или жидкостей;
c. заполнение поры нанопористого электропроводящего материала раствором неорганической кислоты высокой концентрации;
d. извлечение из нанопор остаточных ионных комплексов переходных, редкоземельных и актиноидных элементов давлением газов или жидкостей.
2. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что он позволяет получить отдельные соли переходных элементов группы железа, группы палладия и группы платины из многокомпонентных растворов, в которых дипольные моменты сольватированных ионных комплексов упомянутых элементов отличны от нуля.
3. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что он позволяет получить чистые соли редкоземельных элементов с атомным номером Z=58-71 и актиноидных элементов с атомным номером Z=90-94 из многокомпонентных растворов, в которых дипольные моменты сольватированных ионных комплексов упомянутых элементов отличны от нуля.
4. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нанопористого электропроводящего материала используется нанопористый углеродный электропроводящий материал, или нанопористый материал из электропроводящего оксида титана, или нанопористый материал из карбида титана, или их различные смеси с различными комбинациями.
5. Универсальный способ по п.4, отличающийся тем, что электрохимический потенциал двойного электрического слоя нанопористого материала, содержащего в порах многокомпонентные кислые растворы, содержащие ионные комплексы переходных, и/или редкоземельных, и/или актиноидных элементов, имеет положительное значение, относительно потенциала стандартного водородного электрода сравнения.
6. Универсальный способ по п.4, отличающийся тем, что размеры пор нанопористого материала составляют от 0,2 нм до 5 нм.
2
2
7. Универсальный способ по п.4, отличающийся тем, что удельная площадь поверхности нанопористого электропроводящего материала составляет от 600 м/г до 1800 м/г.
3
3
8. Универсальный способ по п.4, отличающийся тем, что удельный объем пор нанопористого электропроводящего материала составляет от 0,5 см/г до 1,5 см/г.
9. Универсальный способ по п.4, отличающийся тем, что удельное электрическое сопротивление нанопористого электропроводящего материала составляет от 0,01 Ом·см до 1000 Ом·см.
10. Универсальный способ по п.4, отличающийся тем, что нанопористый электропроводящий материал используется в виде порошков, или гранул, или волокон, или пластин, или дисков.
11. Универсальный способ по п.10, отличающийся тем, что нанопористые материалы изготавливаются из нанопористых углеродных порошков и полимерных связующих материалов.
12. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая проницаемость растворителя многокомпонентных кислых растворов, содержащих ионные комплексы переходных, редкоземельных и актиноидных элементов, составляет от 25 до 100.
13. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс заполнения пор нанопористого электропроводящего материала раствором, содержащим ионные комплексы переходных, или/и редкоземельных, или/и актиноидных элементов, проводится смешиванием нанопористого материала с раствором, и смесь выдерживается при нормальных условиях в течение от 1 ч до 20 ч.
14. Универсальный способ по п.13, отличающийся тем, что для максимального заполнения пор нанопористого материала раствором смесь нанопористого материала и раствора подвергается вакуумированию.
15. Универсальный способ по п.13, отличающийся тем, что отношение объемов раствора к суммарному объему пор нанопористого материала составляет от 0,5 до 1,2.
16. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что длина экранирования Дебая многокомпонентных кислых растворов, содержащих ионные комплексы переходных, редкоземельных и актиноидных элементов, составляет от 0,2 нм до 200 нм.
17. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс вытеснения из нанопор слабо локализованных в нанопорах ионных комплексов переходных, и/или редкоземельных, и/или актиноидных элементов проводится давлением воздуха, или газообразного азота, или газообразной двуокиси углерода, или водой.
18. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что для заполнения пор нанопористого материала неорганической кислотой высокой концентрации применяются растворы кислот с диэлектрической проницаемостью не более 20, в том числе растворы соляной кислоты, серной кислоты, фосфорной кислоты, фтористоводородной кислоты и их различных смесей.
19. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс извлечения из нанопор остаточных ионных комплексов переходных, и/или редкоземельных, и/или актиноидных элементов проводится давлением воздуха, или газообразного азота, или газообразной двуокиси углерода, или водой, или водными растворами неорганических кислот с диэлектрической проницаемостью не более 20.
20. Универсальный способ по п.1, отличающийся тем, что селективность извлечения соединений каждого из переходных, или редкоземельных, или актиноидных элементов обеспечивается соответствующим выбором параметров распределения пор по размерам нанопористого материала и величины длины экранирования Дебая многокомпонентного раствора.
21. Универсальный способ селективного извлечения солей переходных, редкоземельных и актиноидных элементов из многокомпонентных кислых растворов, содержащих ионные комплексы переходных, и/или редкоземельных, и/или актиноидных элементов, отличающийся тем, что селективность извлечения солей осуществляется электростатическим эффектом взаимодействия дипольных моментов ионных комплексов переходных, редкоземельных и актиноидных элементов с электрическим полем двойного электрического слоя границы раздела "стенка нанопоры - раствор" электродов электрохимической ячейки, причем
электрохимическая ячейка состоит из поляризуемого электрода с двойным электрическим слоем, на основе нанопористого электропроводящего материала, противоэлектрода, пористого сепаратора, разделяющего электроды ячейки, и корпуса, а извлечение включает последующие процессы:
a. заполнение корпуса электрохимической ячейки раствором, содержащим ионные комплексы переходных, или/и редкоземельных, или/и актиноидных элементов;
b. заполнение нанопор электрода, на основе нанопористого электропроводящего материала, электрохимической ячейки, раствором;
c. вытеснение из корпуса электрохимической ячейки раствора давлением газов или жидкостей;
d. заполнение корпуса электрохимической ячейки неорганической кислотой высокой концентрации;
e. извлечение из нанопор остаточных ионных комплексов переходных, редкоземельных и актиноидных элементов, путем поляризации потенциала двойного электрического слоя поляризуемого электрода, на основе нанопористого электропроводящего материала, электрохимической ячейки.
22. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что он позволяет получить отдельные соли переходных элементов группы железа, группы палладия и группы платины из многокомпонентных растворов, в которых дипольные моменты сольватированных ионных комплексов упомянутых элементов отличны от нуля.
23. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что он позволяет получить чистые соли редкоземельных элементов с атомным номером Z=58-71 и актиноидных элементов с атомным номером Z=90-94 из многокомпонентных растворов, в которых дипольные моменты сольватированных ионных комплексов упомянутых элементов отличны от нуля.
24. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что в качестве нанопористого электропроводящего материала используется нанопористый углеродный электропроводящий материал, или нанопористый материал из электропроводящего оксида титана, или нанопористый материал из карбида титана, или их различные смеси с различными комбинациями.
25. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что поляризуемый электрод с двойным электрическим слоем электрохимической ячейки состоит из коллектора тока и активного материала, на основе нанопористых электропроводящих материалов.
26. Универсальный способ по п.25, отличающийся тем, что в качестве активного нанопористого электропроводящего материала поляризуемого электрода используется нанопористый углеродный электропроводящий материал, или нанопористый материал из электропроводящего оксида титана, или нанопористый материал из карбида титана, или их различные смеси с различными комбинациями.
27. Универсальный способ по п.26, отличающийся тем, что электрохимический потенциал двойного электрического слоя поляризуемого электродного материала, содержащего в порах многокомпонентные кислые растворы, содержащие ионные комплексы переходных, и/или редкоземельных, и/или актиноидных элементов, имеет положительное значение, относительно потенциала стандартного водородного электрода сравнения.
28. Универсальный способ по п.26, отличающийся тем, что размеры пор нанопористого электропроводящего материала составляют от 0,2 нм до 5 нм.
2
2
29. Универсальный способ по п.26, отличающийся тем, что удельная площадь поверхности нанопористого электропроводящего материала составляет от 500 м/г до 1400 м/г.
2
3
30. Универсальный способ по п.26, отличающийся тем, что удельный объем пор упомянутого нанопористого электропроводящего материала составляет от 0,5 см/г до 1,4 cм/г.
31. Универсальный способ по п.26, отличающийся тем, что удельное электрическое сопротивление нанопористого электропроводящего материала составляет от 0,05 Ом·см до 100 Ом·см.
32. Универсальный способ по п.25, отличающийся тем, что нанопористый активный материал поляризуемого электрода электрохимической ячейки изготавливается в виде пластин, или брикетов, или дисков.
33. Универсальный способ по п.25, отличающийся тем, что активные материалы поляризуемого электрода электрохимической ячейки изготавливаются из нанопористых углеродных порошков и полимерных связующих материалов.
34. Универсальный способ по п.25, отличающийся тем, что коллектор тока поляризуемого электрода электрохимической ячейки изготавливается из электропроводящих и устойчивых в используемых растворах материалов.
35. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что противоэлектрод электрохимической ячейки изготавливается из электропроводящих оксидов переходных металлов, или из оксидов благородных металлов, или из благородных металлов, или из их различных сплавов с низкими значениями перенапряжений выделения кислорода и водорода.
36. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что в качестве сепаратора электрохимической ячейки используется микропористый ионопроводящий материал на основе полимеров, устойчивых в неорганических кислотах.
37. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что диэлектрическая проницаемость растворителя многокомпонентных кислых растворов, содержащих ионные комплексы переходных, редкоземельных и актиноидных элементов, составляет от 25 до 100.
38. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что процесс заполнения пор нанопористого активного материала поляризуемого электрода электрохимической ячейки раствором, содержащим ионные комплексы переходных, или/и редкоземельных, или/и актиноидных элементов, проводится заполнением ячейки раствором и выдерживанием при нормальных условиях в течение от 5 ч до 20 ч.
39. Универсальный способ по п.38, отличающийся тем, что для максимального заполнения пор активного материала поляризуемого электрода раствором электрохимическая ячейка после заливки раствором и выдержки при нормальных условиях подвергается вакуумированию.
40. Универсальный способ по п.38, отличающийся тем, что отношение объемов раствора к суммарному объему пор нанопористого активного материала поляризуемого электрода составляет от 0,8 до 1,2.
41. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что длина экранирования Дебая многокомпонентных кислых растворов, содержащих ионные комплексы переходных, редкоземельных и актиноидных элементов, составляет от 0,2 нм до 200 нм.
42. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что процесс вытеснения из нанопор слабо локализованных в нанопорах ионных комплексов переходных, и/или редкоземельных, или/и актиноидных элементов проводится давлением воздуха, или газообразного азота, или газообразного двуокиси углерода, или водой.
43. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что для заполнения пор нанопористого материала неорганической кислотой высокой концентрации применяются растворы кислот с диэлектрической проницаемостью не более 20, в том числе растворы соляной кислоты, серной кислоты, фосфорной кислоты, фтористоводородной кислоты и их различных смесей.
44. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что селективность извлечения соединений каждого из переходных, или редкоземельных, или актиноидных элементов обеспечивается соответствующим выбором параметров распределения пор по размерам нанопористого материала и величины длины экранирования Дебая многокомпонентного раствора.
45. Универсальный способ по п.21, отличающийся тем, что процесс извлечения из нанопор остаточных ионных комплексов переходных, и/или редкоземельных, или/и актиноидных элементов проводится путем поляризации потенциала поляризуемого электрода с двойным электрическим слоем электрохимической ячейки в обратную сторону равновесного потенциала.