Условия проведения экспериментов

Эксперименты по изучению процесса растворения отработанных катализаторов в растворе серной кислоты проводили в стеклянной колбе, с перемешивающим устройством.

В колбу объемом 250 мл засыпали навеску катализатора 5 г, который заливали 45,5 %-ным раствором серной кислоты в количестве 21,2 мл по стехиометрии. Пульпу нагревали на водяной бане (температуру пульпы поддерживали в пределах 90 - 95 °С на протяжении всего времени растворения). В процессе растворения катализатора пульпа постоянно перемешивалась.

После окончания процесса растворения раствор разбавляли дистиллированной водой с таким расчетом, чтобы концентрация сульфата алюминия в нем была на уровне 200 г/л. Полученные растворы осветляли преимущественно центрифугированием и анализировали на содержание ценных компонентов.

Более подробные данные по условиям проведения опытов приведены в разделе «Результаты и их обсуждение».

Сорбция и десорбция молибдена, кобальта проводилась в статических и динамических условиях.

Опыты в статических условиях проводились по ниже следующей методике. Навески сорбента 0.2, 0.4, 0.6 г в пересчете на сухой сорбент помещали в колбы на 50 мл и заливали 15 мл раствора, концентрация элементов и кислотность в растворах задавалась заранее, содержимое колб периодически перемешивали. После установления равновесия проводили анализ растворов. Сорбенты отделяли от проанализированных растворов, отфильтровывали, промывали водой и заливали десорбирующими растворами, после чего определяли концентрацию ценного компонента в десорбатах.

Емкость ионитов по извлекаемым компонентам рассчитывали по разности исходной и равновесных концентраций сорбируемого компонента с учетом навески ионита (в пересчете на массу сухого ионита) и объема раствора.

Значения емкости сорбента рассчитывали по уравнению:

,

где Е - емкость сорбента, мг/г;

Сои С_р - соответственно начальная и равновесные концентрации сорбируемого компонента, мг/мл;

V - объем раствора, мл;                         

т - навеска сухого сорбента, г.

Десорбцию сорбированных компонентов из ионитов проводили следующим образом. Навески сорбентов после насыщения отделяли от растворов, промывали водой, подсушивали на фильтре, переносили в сухие колбы и заливали десорбирующими растворами. Десорбцию проводили так же в течение 5-7 суток (после этого проводили анализ).

При проведении экспериментов в динамических условиях использовали стеклянные колонны: объёмом 20 мл, в которые загружали по 20 мл³ набухших ионитов: А100, М - 4195, S - 930 и D - 5144. Отношение высоты к диаметру у этих колонок составлял H : D = 10 : 1. . На избирательную сорбцию молибдена подавались последовательно модельный раствор с концентрациями по молибдену 0,041М, по кобальту 0,03М и 200 г/л по Аl₂(SO₄)₃. Раствор, полученный после сорбции молибдена, имел значение рН = 0,7. В этот раствор добавляли при перемешивании гидроокись натрия до установления рН = 2,7 и после этого направляли на сорбцию кобальта. Десорбцию молибдена проводили раствором аммиака (1:1). Десорбцию кобальта проводили одномолярным раствором серной кислоты. Скорость пропускания растворов при сорбции и десорбции поддерживали в пределах 0.5 уд. об./ч..

Значения емкости сорбента рассчитывали по уравнению:

,

где Е - емкость сорбента, мг/мл;

С_ои С_i - соответственно начальная и на выходе из колонны концентрации сорбируемого компонента, мг/мл; V_i - объем раствора, мл;             .          |

V - объем сорбента в колонне, мл.

Методы анализа

Для определения молибдена и кобальта в растворе применялись фотоколориметрические методы анализа с использованием калибровочных графиков.

Методика определения молибдена[21].

Реактивы:

1) 2.5 мл 8.75 М раствора H₂SO₄.

2) 0.2 мл 2 % раствора CuSO₄;

)   2.5 мл раствора тиомочевины (насыщенный);

)   1.5 мл 4 М раствора NH₄CNS;

Ход определения.

В колбу, объёмом 25 мл, отбирают пробу и разбавляют небольшим количеством воды. Затем при перемешивании последовательно добавляют все реактивы. Доводят до метки водой, перемешивают и выдерживают 30 минут. Оптическая плотность измеряется при длине волны λ = 490 нм в кюветах толщиной 0.5 см³.

Методика определения кобальта [22].

Реактивы:

1) 2.5 мл 50 % - раствор ацетата натрия;

2) 1.5 мл нитрозо- R соль ( 0,2 % - раствор);

)   1.25 мл HNO₃ (концентрированная).

Ход определения:

В колбу, объёмом 25 мл, отбирают пробу и разбавляют небольшим количеством воды. Последовательно добавляют все реактивы (после каждого добавления реактива колбы перемешивают и кипятят в течение минуты). Доводят до метки водой, перемешивают и измеряли оптическую плотность при длине волны λ = 540 нм в кюветах толщиной 1 см³.