Сорбция борат-ионов гидроксидом хрома тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

РГб од

V фдЙЗ&АлШЙ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУШКИ КАЗАХСТАН. ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ НАУК им.А.Б.БЕШРСВА

На правах рукописи

ИУАНАЛИ23А Светлана Балкевна

УДК 546.83.12-36.763

СОРБЦИЯ БОРАТ-ИОНОВ ГИДРОКСИДОМ ХРОМ Специальность 02.00.01 - неорганическая химия

• АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Алкаты - 1953 г.

Работа выполнена в лабораторияхприродных солей и неорганического синтеза ордена Трудового Красного Знамени Института химических наук им. А.Б.Бектурова Национальной Академии наук Рес-пуЗлики Казахстан.

Научные руководители: кандидат химических наук Р.Е.лййМИНА

кандидат химических наук М.Б.МУКАЖАНОВ

Официальные оппоненты: доктор химических наук В.И.ПДОТНИаОЗ

кандидат химических наук Й.Х.АНЛАНОВА

Ведущая организация: Институт вооргакачосаой к £изичаско!!

химия АН Кыргызстана.

Защита состоится "¿3 " И 1993 г. в часоэ на

заседании Специализированного совета К ООН.04.02 при Институте химических наук им. А.Б.Бектурова 9АН Республики Казахстан по адресу: 460100, Алматы, ул. Красина, 106.

С диссертацией мояно ознакомиться в научной библиотеке Института химических наук им. А.Б.Бектурова НАН Республики Казахстан.

Автореферат разослан " " tC| 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета, доктор химических наук

Р.А.КАЗОВА

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Широкое применение соединений бора в народном хозяйстве обусловливает интерес как к расширению номенклатуры борсодеркащих'продуктов, так и к расширению сырьевой базы бора.

Источниками бора для республик СНГ в настоящее время служат Ивдерское месторождение боратов и Приморское месторождение дато-литов. Основной метод переработки - сернокислотная экстракция. Однако при сернокислотной переработке боратов Лидера вследствие обеднения сырья и вовлечения в сферу переработки боратов, кондиции кот.орых отличны от плановых приводит к тому, что до 25$ бора теряется. Разработка методов доизвлечения бора могла бы повысить степе ь использования сырья, к тому ке подобные методы могли рассмотреть в качестве сырьевых источников бора природные водь, и рассолы озер, сбросные' воды опреснителей.

Сдним из этих методов извлечения бора из водных растворов могут служить сорбционные, с использованием гидроксидов металлов.

Цель работы. Извлечение бора из водных растворов гидроксида-ми металлов посвящено достаточно много работ, однако в основном в них дается лишь количественная характеристика процесса. Как правило, авторы деликатно обходят вопрос о химической стороне процесса извлечения бора, говоря о сорбции вообще, не уточняя какая составляющая является основной - хемосорбпия, физическая адсорбция или ионный обмен.

Б некоторых литературных данных говорится об обмене гидрок-сила сорбента на какой-либо борсодержащий анион, в качестве последних рассматривались тетрагидроксоборатанион, тетраборатанион, триборатанион и др.

Целью данной работы являлось выяснение химической картины извлечения бора сорЬентами на основе гидроксидов металлов, а

также поиск новых, селективных к бору сорбентов я способы их модификации .

Научная новизна. Впервые предложена общая химическая сторо^ на извлечения бора из водных растворов сорбентами на основе гид-роксидов металлов. Показано, что бор извлекается за счет хемосорб-ши и физической адсорбции на поверхности сорбента, причем все зависимости от состояния бора в водном растворе в химическое взаимодействие вступают только моноборатные частицы.

Впервые предложен способ сорбции бора из водных растворов сорбентом на основе гидроксида хрома (III), Способ защищен авторским свидетельством СССР.

Предложен способ модификации сорбента на основе гидроксида хрома CHI). На способ подана заявка на изобретение.

Изучена сорбция бора из водных растворов совместно осаженными гидроксидами хрома (III) и железа (III).

Практическая ценность работы. Предложенная автором картина хемосорбиии бора гидроксидами металлов позволяет в общем описать и предсказать поведение гидроксидов металлов как сорбентов бора. Это позволит более обоснованно вести поиск неорганических сорбентов для извлечения бора из водных растворов и концентрирования последнего.

Предложенный автором сор^нт на-основе гидроксида хрома (III) по своей емкости и селективности к бору превосходит многие ранее предложенные, не уступая по своим характеристикам гидроксиду циркония, но заметно превосходя последний по доступности и много уступая по стоимости.

Апробация работы. Отдельные части работы докладывались на Всесоюзном совещании по комплексному использованию минеральных

- о -

ресурсов зол Кара-Богаз-Гол (г.Ашхабад,1979), на 9-ой Республиканской конференции молодых специалистов-химиков (Алма-Ата,1976), 4-ой Республиканской конференции по химии природных солей и удобрений (Джамбул, 1977), Республиканском совещании повышения качества продукции химической промышленности КазССР (г.Актюбинск, 1979).

Объем и структура работы. Материал диссертации изложен на 124 страницах машинописного текста, включает 21 таблицу, 23 рисунка.

Список литературы включает 161 наименований.

Экспериментальная часть изложена в 2i-б главах диссертации.

• Методика эксперимента. Изучение соосавдения бора с гидрок-сидами металлов проводили в статических условиях по методике, разработанной Морачевским Ю.В., Новиковым А.И. Гидроксид соответствующего металла получался осадцением раствором щелочи в присутствии борсодержащего раствора.

Соосавдение изучалось в пределах рН, при которых тот или иной гидроксид металла находится в осадке.

В отдельных случаях (при использовании модифицированного сорбента) использовались чистые растворы соответствующей соли хрома (III) и через готовый сорбент пропускали раствор с бором.

При работе в статических условиях твердая фаза после достижения равновесия отделялась от жидкой на центрифуге при скорости вращения 3000 об./мин.

Бор в растворе определяли по стандартной методике потении-ометрическим или объемным титрованием в присутствии маннита.

Содержание щелочных элементов определяли методом пламенной фотометрии, щелочноземельные элементы определяли тригонометрическим титрован..-ем.

Хром определяли объемным титрованием, железо - тригонометрическим.

Кислотность раствора контролировали по рН-метру рН-340 или универсальному иономеру ЯПМ-60 М.

йК-спектры записывали в таблетках с бромидом калия на приЗоре UR -Ю.

Для приготовления растворов и во всей работе использовали химические реактивы квалификации "хч" и "чаа".

На защиту выносятся:

1. Результаты изучения сорбционного извлечения бора из водных растворов гидроксидом хрома (III), влияния на распределение бора природы исходных солей, концентраций бора и хрома, осадите-лей, кислотности среды„

2. Результаты изучения извлечения бора модифицированным сорбентом на основе гидроксида хрома (III) и влияния на сорбции различных факторов + данные по сорбции бора СОГ хрома и железа.

3. Данные по хемосорбнии бора гидроксидами хрома (III) и кальция и положения по хемосорбции бора гидроксидами металлов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Изучение поглощения бора гидроксидом хрома (III)

Определенный интерес к гидроксидам металлов как к коллекторам бора при извлечении последнего из водных растворов привел к тому, что в настоящее время были предложены в качестве сорбентов гидроксиды магния, железа, циркония и др„ ß то же время поиск новых, селективных к бору и доступных сорбентов продолжается. Некоторые зависимости сорбции бора от кислотности гидроксидов металлов привели к идее использования в качестве сорбентов бора гидроксидов хрома (III) и совместно осазденных гидроксидов (СОГ) хрома (III) и железа (III).

Было изучено влияние на извлечение бора аниона исходной соли хрома (III) - сульфата, нитрата и хлорида и концентрации хрома. Использовались растворы борной кислоты с концентрацией НдВОд 0,005 моль/л при рН 8,5.

Было показано, что анион соли практически не влияет на количество поглощенного бора при содержании хрома свыше 10*10 г-атом, причем оптимальное количество хрома равно 12 мг-атом. При небольших количествах хрома в растворе, лучшие показатели по извлечению бора оказались у раствора нитрата хрома.

На рис Л приведены данные по сорбции бора гидроксидом хрома (III)" в зависимости от рН соосавдения. Использовались растворы хлорида, сульфата, нитрата при концентрации борной кислоты равной 0,005 моль/л.

Как видно из рисунка, зависимость сорбции бора от рН среды носит ярко выраженный экстремальный характер с максимумом извлечения при рН равном 6,5-9,0; причем характер зависимости практически одинаков и для хлорида, сульфата или нитрата металла, причем степень извлечения бора при данных условиях достигает 90Й.

С ростом рН среды степень извлечения бора резко падает -например для гидроксида хрома, осажденного из нитрата степень извлечения бора падает от 93% при рН 8,5 до Л6% при рН 10,8; для гидроксида хрома из хлорида это соответственно с 90% при рН 8,5 до 52% при рН 10,5.

На рис.2 приведены зависимости степени поглощения бора гид-роксидами хрома, полученными из растворов хлорида, сульфата и нитрата от концентрации бора в растворе.-рН среды поддерживалась равной 8,5, концентрация борной кислоты изменялась от 0,005 до 0,5 моль/л.

Как видно из рисунка, с ростом концентрации бора в раство-е степень извлечения бора понижается, причем эта зависимость е носит линейного характера - если при рН 8,5 поглощение бора з раствора с концентрацией 0,005 моль/л из нитратных, хлорид-ых и сульфатных растворов соответственно составляет 92,77; 8,50; 90,0£%, то при стократном увеличении концентрации борной ислоты сорбентом захватывается 67,£0; 60,00; 67,00 %% бора, со-еркащегося в растворе.

На рис.3 приведены зависимости степени извлечения бора от ислотностн среды и концентрации бора в растворс, Использовался идроксид хрома СIII), осаяденкый из нитрата, рН изменяли от ,0 до 11,0 при начальной концентрации борной кислоты равной ,0005; 0,05 и 0,5 моль/л.

Общий вид кривых оказался независим от концентрации бора а астворе - степень извлечения бора носит экстремальный характер зависимости от рН с максимумом при рН 6,5, причем реет концент-ации бора в 100 раз привел к снижению степени извлечения лишь з олтора раза.

Параллельно с вышеописанными опытами, проводили исследова-ия с совместноосавденными гидроксидами (СОГ) хрома 'III! и же-еза (III). Эти опыты показали, что характер зависимостей извле-енит бора гидроксидом хрома :: СОГ хрома и железа носит одинако-ый характер, однако сорбционная способность СОГ приближается о своим количественным характеристикам к гидроксиду железа и е является аддитивной величиной для вышеуказанных металлов.

.Как правило, в природных растворах бор находится на фоне акроколичестз солей сопутствующих элементов - натрия, магния др. В связи с этим было интересно проследить влияние макрокод-

Рис Л. Зависимость степени извлечения бора из 0,005 моль/л Н3ВО3 от pH среды I - нитрат, 2 - хлорид, 3 - сульфат

* юо

%

0

1

№

бО

_1_

о, о/

0,03-

сн3во3 (МРЬ/У)

Рис.2. Зависимость степени извлечения бора от концентрации борной кислоты в растворе а^ хлорид б) сульфат нитрат

о

У

юо

¿0

\

^ бО

I АО

! V

—I-1-1—I--1—I—I— р//

<? г га {2

Рис.3. Зависимость степени извлечения бора от рН среды и концентрации бора моль/л I - 0,005; 2 - 0,05; 3 - 0,5

- 12 -

покентов на степень извлечения бора гидроксидом хрома.

Было рассмотрено влияние солей натрия и магния на соосажде-ние бора в зависимости от их концентрации в растворе0 Были использованы растворы нитратов, хлоридов ¡1 сульфатов натрия а магния, концентрации которых варьировались от 0,5 до 2,0 м/л при изменении рН от 6,6 до 10,0. Для опытов использовался раствор борной кислоты с концентрацией 0,00о моль/л.

Как показали проведенные опыты, присутствие солей натрия практически не влияет на количество поглощенного бора - так рост концентрации нитрата от нуля до 2,0 моль/л привел к росту степени извлечения борз с 91 до 95% при рН в,о; для хлорида с 68,5 до 91,1$ соответственно.

Присутствие солей магния в растворе более значительно влияет на соосачцение бора: при росте концентрации хлорида магния от нуля до 2,0 моль/л при рН 6,8 степень поглопения падает с Ьб,0 до 63,д%, а при р'н 8,5 от 69,0 до 66,9%„

Такая же картина наблюдается и для других солей магния -для нитрата магния рост содержания соли от нуля до 1,5 моль/л снижает извлечение бора с 66,0 до 66,¡Л при рН 6,ь и с 88,8 до 75,555 при рН Ь,э (табл.1).

Отличие в степени влияния солей на сорбии» бора и снижение количества сорбируемого бора объясняется различным влиянием природы катиона на структуру водных растворов борной кислоты - при росте концентрации катионов магния в растворе равновесие мздду различными формами существования борат-ионов сдвигается в сторону увеличения концентрации олигомерных форм.

Ныло проведено изучение влияния природы осадктедя на степень извлечения бора гидроксидом хрома (III), железа '(III) и СОГ хрома и келеза.

Таблица № I

Влияние концентрации солей на соосаждение

борат-ионов с гидроксидом хрома, полученным

из различных анионсодержащих растворов.

С - 0,005 моль/л В

Идеи

м

'ritUOlh

рн

Концентрация коагулян та ,

г-экв/л j 6,8 ! 8,ö? 10 \ 6,8 \ 8,0 ! 10 ' 6,8 ? 8,6 !

Б/еоли 86,0 89,0 68,7 66,0 о8,8 69,3 76.48 87,22 6;

0,5 82,1 72,6 87,0 81,48 Ь5,0 - 76,99 54,33 4;

1,0 • ' 77,8 71,0 - 73,14 77,59 - 75,9 38,00

1,5' 69,4 70,4 - 68,6 75,51 -

2,0 65,5 66,9 - -

В общем случае, использование гидроксидов различных металi ведет к изменению структуры осадка или загрязнению его основным солями, что в конечном случае так или иначе отражается на сорб-ционгеге свойствах последнего.

Было изучено влияние на сорбционное извлечение бора гидрок сидов калия, натрия, лития н аммония (рис.4)„

Сорбент (III), полученный при осаждении гидроксидом натрия показал наилучшие свойства - степень извлечения бора при pH В,6 достигала 90Й, в случае использования гидроксидов лития и аммония степень извлечения падала до 74%.

Подобная картина объясняется тем, что использование более сильных щелочей (гидроксидов натрия, калия) ведет к получению осадка с более упорядоченной структурой и более высокой кислотнс стью-

Кроме того, использования слабых ¡дэлочай зедет к загряз

в <Р /О £>Н

Рис.4. Зависимость величины соосаидаения борат-ионов с гидроксидом хрома от природы катиона осадителя при различных рН растерра I - МаОН, 2 - КОН, 3 - ¿/ОН, 4 -ЫН.ОН

- 15 -

кениа осадка гидрокрида хрома основными солями.

В случае использования СОГ хрома и железа серьезного различия мааду сорбентами, полученными различными гидроксидалм не наблюдалось - степень извлечения бора оставалась практически одной и той же 63-60$.

Состав и структура гидроксидов металлов со временем претерпевают изменения и это влияет на сорбпионные свойства последних. Данный вопрос был изучен как на чистых гидроксидах хрома и железа, так и на совместноосавденных»

Общее количество металла поддерживалось постоянным для определенного реакционного объема, соотношение металлов варьировалось от 1:4 до 4:1, осаждение проводили из хлоридных и сульфатных растворов.

Количество извлеченного из раствора бора для гидроксида хрома составляло при соосадцекии 88-90%, через месяц хранения под маточным раствором это количество составляло 66 и 70^ и через четыре месяца падало до ¿7.и 52% соответственно для хлоридных и сульфатных растворов.

Для железа наблюдалась аналогичная картина - количество сорбированного бора упало с 69,70% до 46-40Х.

Хотя гидраксиды хрома и железа стареют по разным механизмам - хром по механизму "собирательная рекристаллизация", а железо по механизму дегидратации - обшая картина влияния времени контакта водной фазы с сорбентом на количество извлеченного бора одинакова - в первые часы хранения под раствором сорбент теряет о-10$ бора, затем с течением времени количество ресорбировакного бора падает и принимает характер близкий к линейному.

Видимо, происходит следующее - основная часть бора спязнва--.тс.сорбентом в какое-либо соединение и .лряду с зтим некоторая

часть борсодержащей водной фазы захватывается за счет физической адсорбции.

При хранении сорбента под маточником при упорядочении структуры осадка гидроксида борсодержащий раствор вытесняется обратно из фазы сорбента, дальнейпее падение количества бора в сорбенте можно объяснить кристаллизацией гидроксидов металлов, причем сульфатные растворы влияют на кристаллизацию сильнее, чем хлорид ные.

Лзвлечение бора модифицированными сорбентами на основе гидроксида хрома (III).

На основе предыдущих опытов была выявлена перспективность работы с гидроксидом хрома как сорбента бора и дальнейшая работа была связана с модифицированными формами гидроксида.

Для работы в статистических условиях использовали воздушно-сухой и криогранулированный гидроксады, полученные из хлорлдных, сульфатных или нитратных растворов. Готовые сорбенты были испытаны на модельных растворах и на рапе соляных озер. Исследования проводили в зависимости от количества сорбента, времени контакта, кислотности среды и др.

В табл.2 приведены данные по извлечению бора из различных растворов воздушно-сухим сорбентом.

Практически полное извлечение бора происходит при введении от 2 до 12 г сорбента на 100 мл растворе в один или два приема при контакте фаз равноЛ одному часу.

Емкость воздушно-сухого сорбента находится в области 75-130 мг/г, причем он может быть успешно использован для очистки от бора растворов различного состава.

Для сорбции бора в динамических условиях бьш использован зорбент модифицированный криогрануляиией, которую кратко можно

Таблица № 2

Сорбция бора с готовыми сорбентами, полученными из С17¡-'О,. 5 растворов хрома на различных модельных растворах и натур, рапы озера Индер. Кол-во сорбента 4 г.

Объект исследования

Сг'ОЮ.СГ

Г. 10% ^с^ь-о.огй Ш М<гС I? 3-0,01%

о. Обессульфач, телок ¿-0,61%

о. ¡натуральная рапа оз./1вдер Ь-0,019

рН время 1 |пров.прои| % П0ГЛ0Щ.| рн | время ¡пров.проц. ! * (ПОГЛОЩ. рН время пров.прои. ) % ¡поглощ

7,0 сутки 81,5 7,0 сутки 85,96 7,0 сутки 80,00

6,0 сутки 80,2 6,5 сутки 85,о 6,5 79,00

8,5 к 82,7 8,о 86,23 8,5 83,00

6,0 сутки 84,0 6,0 сутки 84,00 6,0 83,48

8,0 88, Ь 8,0 II 87,8 8,0 85,00

8,5 и 90,0 8,5 и 92,5 8,5 91,20

6,0 I час 78,73 6,0 I час 80,48 6,0 I. час 74,47

7,85 I час 81,02 7,80 I час 63.0 7,8 о I час 76,70

6,00 сутки 84,62 6,0 сутки 82,75 6,0 сутки 76,70

7,85 сутки 87,89 8,0 сутки 50.0 7,65 сутки 83,63

8,15 сутки 86,91 8,15 сутки 87,36

7,0 сутки 85,6 7,0 сутки 86,0 7,0 сутки 74,85

6,0 74,8 6,0 сутки 74,87 *

8,о 96,0 8, о 97,0

43 I

описать следующим образам?

осаидение сорбента в виде гелеобразного осадка; замораживание .и оттаивание с последующей классификацией. Для опытов были использованы растворы борной кислоты различных концентраций от 0„з до 10,0 г/л и природные рассолы озер Индер и Кучуко

Данные по емкости нриогранулированного сорбента приведены ниже в табл.3.

• Таблица № 3

Данные по емкости: сорбентов, полученных методом замораяиваняя и методом высушивания

Конц.соли { моль/л (Ч3*} рН осавд. | Емкость по бору, | иг/г заыорож. 1 Емкость по бору, 1 мг/г высушен.

0,4 8,5 86,4 80,2

0,5 8,5 96,7 93,0

1,0 — Г61.3 129,0

1,5 158,0 126,0

2,0 »» 162,9 132,0

2,1 141,0 112,0

1,0 7,4 140,5 110,0

1,0 7,5 158,0 126,0

1,0 8,0 Г61,3 129,0

1,0 9,0 Г58,3 127,0

1,0 9,3 Г45.4 114,0

1,0 9,5 124,0 100,0

Десорбция бора.

Для изучения возможности извлечения бора из фазы сорбента

бшш проведены опыты по десорбции бора из криогранулированного сорбента. Использовали растворы гидроксида натрия и растворы горячей воды.

Как свидетельствуют полученные данные, возможно использова-' нив для десорбции бора растворов гидроксида натрия с концентрацией 0,05 н при температуре 25°С или горячей - 50-Ь0°С - воды,1 при этом в первом случае десорбируется до 93% бора, во в тором -52.

КриогранулированныЙ сорбент сохраняет рабочую способность в 7-9 циклах.

0 химизме извлечения бора гидроксидами металлов

Использование гидроксидов различных металлов в той или иной мере рассматривалась рядом авторов, однако общей картины процесса не было. Часто соосаждение боратанионов с гидроксидами металлов объясняют как результат ионного обмена аниона гидроксида на какой-либо боратный анион, в качестве последних представляли тет-рагидроксоборатион, триборатанаон или тетраборатанкон. Но трудно предположить, что столь различные по структуре и заряду анионы могут обмениваться на один и тот же анион гидроксила, к-тому ке геохимиками утверждается, что размеры и структуры боратных анионов таковы, что они с трудом находят аналоги.

Следует признать, что наиболее вероятно кислотно-основное взаимодействие между гидрог.сидймк металлов и борной кислотой, поскольку основность последней выше по сравнению с основностью ол,номерных борных к'/.елот.

Одинаковый характер зависимостей извлечения бора различными г.'.чоокеау»:» металлов ллет основание предположить я одинаковую

химическую природу процесса.

В основу были положены расчеты соединений бора и хрома, как трехвалентного металла и кальция, как двухвалентного.

Изучение стехиометрии реакции сорбции бора гидраксидом хрома (III) было проведено методом сдвига равновесия, при этом рассматривалась зависимость количества сорбируемого бора в зависимости от концентрации сорбента.

Было показано, что в логарифмических координатах эта зависимость может быть описана уравнением У- = А + X, где У --степень связывания бора в соединение с сорбентом, - стехиометрический коэффициент в "чакции.

Были составлены две системы уравнений, и найдены уравнения регрессий следующего вида:

У = 2,44 - 1,09 X, У = 2,55 - 1,16 X Таким образом, показано, что стехиометрический коэффициент при боре в реакции сорбции гидроксидом хрома (III) равен единице„ Ранее были рассчитаны стехометрическйе коэффициенты для реакций сорбции бора гидроксидаш двухвалентных металлов, здесь коэффициент при боре равнялся двум.

Сравнительный анализ образующихся соединений был проведен по данным ИК-спектроскопии. Использовались растворы борной кислоты с концентрацией от 0,05 до 10,0 г/л Н^ВО^. Можно считать установленным, что при концентрации борной кислоты до 2 г/л в растворе существуют только мономерные частицы, при более высоких концентрациях образуются олигомерные. В случае сорбции моночастиц борной кислоты спектры будут одинаковы вне зависимости от концентра"яи борной кислоты в растворе, в случае сорбции олигомерных частиц при высоких концентрациях бора спектры будут отличаться.

На рис.5 приведены спектры борсодержащего сорбента, полученного в условиях соосаждения при рН 8,5.

На всех спектрах независимо.о? концентрации борной кислоты

в растворе полосы поглощения для тетракоординированного атома бот

ра остаются неизменными при 1070 и 1140 саг и постепенный переход от дуплета полос поглощения трехкоординированного атома бора

т

при 1380 и 1400 см до одной широкой и сильной полосы при 1300 см"1.

При использовании гранулированного сорбента на основе гид-роксида хрома при пропускании раствора с концентрацией о,5 г/л

т

борной кислоты наблюдались полосы шшпсццедая при 1070 и ИЗО см для тетракоординированного атома и при 3400 и 1450 см~* для трех-координированного атома бора.

При использовании раствора с 1,0 т/л борной кислоты спектр не изменялся. При возрастании концентрации борной кислоты до 5,0 г/л полосы тетракоординированного атома бора остаются неизменными при сливании дуплета полос трехкоррдинированного атома бора в широкую полосу при 1380 см"**.

При использовании соосаждения бора с гддроксидом кальция концентрацию борной кислоты изменяли от 0,01 до 10,0 г/л. 6 данном случае спектры оставались одинаковыми несмотря на изменение содержания бора в растворе - полоса ори 1080 см~* с плечом при 1040 см--* для тетракоординированного атома и при 1430 см-^ для трехкоординнрованного атома бора.

Из описанного выше можно сделать (однозначный вывод - во всех случаях образуется одно и то ке .соединение, несмотря на изменение концентрации бора в растворе, т.е. ~во взаимодействие вступает и частица, обшая для всех пастроров борной кислоты. Такой частице?, может выступать '•гонсссрзтна,. - 1В{0Н)^]~> она при-

Рис.о. ИК-спектры с лдков Сг£ОН)д, полученных прр. изменении концентрации борной кислоты I - 0,05, 2 - 0,5, 4 - 1,0, 4 - 2,5, 5 - 5,0, 6 - 10 г/л НоВОп

сутствует вне зависимости от концентрации во всех растворах. Пр чем при рН 8,5 (максимум сорбшш) ее дол* составляет около сШ,, при рН 9,0- 64?.

Принимая во внимание все вышесказанное протекающие реакции можно описать следующим образом:

Сг(0Н)3 Н3ВО3 = Сг(0Н)2/В(0Н)4/ Са(0Н)2 + 2НзВ03 = Са/В!0Н)4/2

Общий характер зависимостей для сорбции бора гидроксидами

j

металлов позволяет предположить и общую химическую картину для извлечения бора:

1. Бор поглощается гидроксидами металлов за счет хемосорб-ции и физической адсорбции борсодержащей водной фазы сорбентом.

2. Бор хемосорбируется за счет кислотно-основного взаимодей ствия меаду борной кислотой и гидроксидом металла.

3. Наибольшей сорбционной способностью, к бору обладают глд-роксиды металлов с наибольшей кислотностью,,

ВЫВОДЫ

1. Впервые изучена сорбция бора гидроксидом хрома (III). Рассмотрено влияние кислотности среды, природы солей, концентрации бора и горбента, времени контакта фаз и влияния солевого фона,

Показано, что максимальная степень извлечения бора достигается при использовании сорбента при рН раствора 8,5. В кисль и сильнощелочных растворах бор не извлекается, при этом присут стгше какрокомпонентгв природных вод незначительно влияет на степень извлечения бора.

2. Изучена сорбиия бора совместноосажденными гидроксидами (СОГ)

(III> и железа (III). Рассмотрено влияние различных фак-?c>pt>3 на извлечение бора СОГ из водных растворов. Показано,

что химическая природа'извлечения СОГ бора одинакова с отдельно взятыми гидроксидами, при этом степень извлечения бора не является аддитивной величиной.

Лэучена сорбция бора гранулированными сорбентами на основе гидроксида хрома. Показ,ано, что емкость криогранулированного сорбента по бору превышает аналогичные показатели ранее рассмотренных сорбентов.

Лзучена стехиометрия взаимодействия гидроксидов двух- и трехвалентных металлов с борной кислотой. Показано, что в случае первых образуется диборат металла, во второй - борат. . Предложена общая химическая картина извлечении бора гидроксидами металлов. В основе лежит кислотно-основное взаимодействие, причем вне зависимости от концентрации борной кислоты в растворе во взаимодействие вступает бсрная кислота. Гидрокси-ды, обладающие наибольшей кислотностью, обладают и наибольшей емкостью по бору, при этом извлечение бора идет по дпум механизмам:

1) за счет хемосор^'чии

2) физической адсорбцги.борсодержащей водной фазы.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих аботах:

. Наймина P.E., Иманалиева C.B. Влияние природы аниона исходной соли на соосавдение борат-ионов индивидуальными и совместно-осажденными гидроокисями железа и хрома/известия АН КазССР. Сор.хим. - 1975. - 14. - СЛ4-17.

. Иманалиева C.B. Соосаждение борат-ионов гидроокисями железа и хрома в зависимости от природы аниона исходной соли^/Тсз. докл. 9-ой Республ.конференции-конкурса молодых специалистов-

химиков. Алма-Ата. 1976.

3. Иманапиева C.B. К вопросу о влиянии концентрации бора и к г.улянта в растворе на соосавдение борат-ионов с гидроокис некоторых металлов.//Тез.докл. 4-ой Республ.конференции п мии природных солей и удобрений. Джамбул. - 1977. - С. 874. Жаймина P.E., Иманалиева C.B., Филиппова 3.0. Влияние нек рых. факторов на соосаждение борат-ионов с гидроокисью хро: (III).//Изв. АН КазССР. Сер.хим. - 1979. - № I. - С.б-а.

5. Жаймина Р.£„, Каражанов H.A., Иманалиева C.B. Влияние сол< го состава на поглощение борат-ионов гидроокисями некотор1 металлов//Тез.докл. Всесояз.совещания по комплексному исп< зованию минеральных ресурсов зал. Кара-Богаз-Гол. Ашхабад. 1979.

6. Жаймина P.E., Каражанов H.A., Иманалиева C.B. Исследование влияния состава жидкой фазы на поглощение борат-ионов гидр окисями некоторых металлов.//Té3.докл. Республ.совещания " вшения качества продукции хим.промышл. КазССР"; Актюбинск 1979.

?. Жаймина P.E., Иманалиева С.З., Каражанов H.A. Способ очист високоминерализованных природных растворов от бора.// Авт. свид. СССР » ¡033162. - 1983. - Б.И. - 1983. - » 29.

8. ЖаРмина P.E., Иманалиева C.B., Каражанов H.A. ИК-спектроск< ческое исследование осадков гидроокиси хрома.//Изв. АН Каз( Сгр.хим. - 1983. - № 6. - С.0-8.

Му казанов К.Б., Иманалиава С.В.,Джурумбаов А.И. " 0 химизме сорбции бора гидровсидами маталлов". Сооб.1. Pacraoï стехиометрии рэакции сорбции бора гидрсксидом хрома (III). Изв. НАЛ Ш,сор.хим. 1993,.'(3

Ку кацапов И.Б..Иманалиава C.B.»Дкурумбавв А,И. О химизаз

сорбции бора гидрокоидами маталлов.Сооб.2» О единой прдродо процесса захвата бора гидровсидами металлов. Изв.ПАН РК, сер.,хим.,1993,№ 3.

1'уиатанов М.Б. .Яманаливва С.Л. .Дкурумбаов А.И. О химизма сорбция б ja гидроксидаи! металлов.Сооб.З. О структурных формах боратанионов, сорбируамых гидрокоидами маталлов. Изв.ПАН РК,cap.хим., I9S3, JS 3.

Ротапринт АСПИ тирад 80 заказ 1804