Сорбционная очистка от ртути растворов селенистой кислоты
А.А. КОРОЛЕВ1, В.А. ШУНИН1, К.Л. ТИМОФЕЕВ1,2, Г.И. МАЛЬЦЕВ1, Р.С. ВОИНКОВ1
1АО "Уралэлектромедь", Верхняя Пышма, Россия a.korolev@elem.ru 2Технический университет УГМК, Верхняя Пышма, Россия k.timofeev@elem.ru
Ключевые слова: селен, ртуть, ионит, раствор, сорбция, десорбция, степень извлечения, диффузия, коэффициент распределения, концентрация, изотерма
Страницы: 383-393
Аннотация
С целью повышения чистоты выпускаемого товарного селена в качестве альтернативы выделения ртути цементацией на металлическом алюминии исследованы процессы селективной сорбции ионов ртути из технологических растворов селенистой кислоты на стирол-дивинилбензольной смоле Lewatit MP 68. Получены изотермы сорбции ионов ртути, рассчитаны основные количественные показатели и лимитирующие стадии процесса. Установлено, что при небольшой степени заполнения смолы сорбатом (равновесная концентрация ионов ртути в растворе ≤0.4 ммоль/дм3) и реализации взаимодействия типа "сорбент - сорбат" коэффициент распределения сначала снижается, а затем по мере увеличения сорбируемости и формирования структур по типу "сорбат - сорбат" возрастает. Величина степени извлечения ртути из раствора (β) обратно пропорциональна равновесной концентрации ионов ртути в растворе (Сравн) и описывается линейным уравнением: β = -133.5Сравн + 99.81. Обработка опытных данных показала одновременное наличие стадий внешней (пленочной) и внутренней (гелевой) диффузии, что свидетельствует о смешанно-диффузионном режиме сорбции. Константы скорости внешней диффузии примерно в три раза превосходят константы скорости внутренней диффузии. Показано, что кинетические уравнения моделей псевдопервого и псевдовторого порядка удовлетворительно описывают экспериментальные данные, а разность между коэффициентами детерминации невелика ( Ri2 > 0.98)). Получены значения термодинамических функций сорбции ртути в интервале температур 298-333 К: -ΔG = 2.35-2.99 кДж/моль; ΔH = 3.1 кДж/моль; ΔS = 18 Дж/(моль•К). Практическая значимость выявленных параметров сорбции (динамическая обменная емкость смолы Lewatit MP 68 - 269 г/дм3; удельный объем раствора для насыщения смолы в динамическом режиме - 3800; содержание элементов в насыщенной смоле, %: Hg ~26.0; Se <1.0) обусловлена их использованием при проектировании промышленной установки.
DOI: 10.15372/KhUR2022393 |