Получены изотермы сорбции церия в виде сульфатного комплекса на анионите D-403 при температуре 298 K и рН = 2÷4 в присутствии сульфата магния различной концентрации. Термодинамическое описание изотермы сорбции сульфатных комплексов церия проведено методом, основанным на линеаризации уравнения закона действующих масс, модифицированного для реакции ионного обмена. Рассчитаны значения кажущейся константы ионного обмена и дифференциальной энергии Гиббса для ионов Ce(SO 4 ) - 2 .
Представлены сведения о жизненном пути выдающегося химика и металлурга, академика Н.С.Курнакова. Дан краткий обзор его основных научных достижений. Рассмотрен процесс формирования химико-металлургической научной школы Н.С. Курнакова.
В работе представлены экспериментальные данные по экстракции лантана (III) и самария (III) нафтеновой кислотой из нитратных сред. Получены зависимости коэффициента распределения от рН и концентрации органического экстрагента. Определен механизм процесса экстракции и термодинамические характеристики экстракционного равновесия.
Определены экспериментальные данные по экстракции церия (III) и европия (III) нафтеновой кислотой из нитратных сред. Получены зависимость коэффициента распределения от рН и концентрации органического экстрагента. Определен механизм процесса экстракции и термодинамические характеристики экстракционного равновесия.
Выявлена технологическая возможность извлечения и разделения лантаноидов цериевой группы с использованием растворов нафтеновой кислоты в инертном разбавителе при стехиометрическом расходе реагента без стадии предварительного окисления церия до четырехвалентного состояния. Получена последовательность извлечения лантаноидов: Eu > Sm > Ce > La.
Изучена кинетика окисления фенола диоксидом марганца и железомарганцевыми конкрециями при pH = 5,5 ± 0,5 в области температур 293-353 К. Реакция имеет второй порядок по фенолу, протекает в кинетическом режиме при 293-323 К на диоксиде марганца с энергией активации 42,0 кДж/моль и при 293-353 К на железомарганцевых конкрециях с энергией активации 6,65 кДж/моль. Продуктами окисления являются гидрохинон и менее 10 мол. % п-бензохинон.
Исследована экстракция железа (III) из нитратных сред раствором нафтеновых кислот в о-ксилоле. Изучено влияние рН равновесной водной фазы на коэффициенты распределения железа и алюминия. Определены условия разделения железа (III) и редкоземельных металлов.
Получены данные по экстракции алюминия и марганца раствором олеиновой кислоты в о-ксилоле. Показана возможность экстракционного разделения алюминия, марганца и лантаноидов цериевой группы методом жидкостной экстракции из нитратных сред.
Изучена ионная флотация церия (3+) и самария (3+) из нитратных растворов с додецилсульфатом натрия в качестве коллектора при добавлении хлорида натрия. Получены зависимости коэффициентов распределения и коэффициента разделения от рН-водной фазы при различных концентрациях хлорид-ионов. Коэффициент разделения при добавлении хлорида возрастает от 1,30 до 4,75.
Получены данные по экстракции церия (III), иттрия (III), самария (III), лантана (III) раствором олеиновой кислоты в о-ксилоле. Показана возможность экстракционного раз- деления церия (III), иттрия (III), самария (III), лантана (III) методом жидкостной экстрак- ции из нитратных сред.
Получены данные по экстракции церия (III) и иттрия (III) раствором нафтеновой кислот в о-ксилоле из хлоридных сред. Проведенный эксперимент показал W-образную зависимость коэффициента распределения церия (III) и иттрия (III) от содержания Cl − в равновесной водной фазе. Минимумы зависимости объясняются образованием не экстрагируемых комплексов МеCl 2+ и MeOH 2+ , максимумы – увеличением степени диссоциации нафтеновой кислоты и увеличеним ионной силы раствора.
Изучена растворимость фосфата церия (III) в системе CePО 4 × 0,5H 2 O – растворы экстракционных фосфорных кислот (ЭФК) и в системе CePО 4 × 0,5H 2 O – модельные растворы Н 3 РО 4 в зависимости от температуры и концентрации ортофосфорной кислоты. Найдены значения показателя растворимости pS от величины рН раствора. Предложен механизм процессов кристаллизации и растворения СеРО 4 × 0,5Н 2 О.
Проведенный термодинамический расчет растворимости и ионных равновесий в фосфорно-кислых растворах церия (III) позволил оценить ионный состав растворов, описать механизм процессов кристаллизации и растворения СеРО 4 × 0,5Н 2 О, определить зависимость растворимости от температуры и концентрации растворов.
Определены кинетические характеристики процесса сорбции катионов никеля железомарганцевыми конкрециями: константы скорости реакции при различных температурах, кажущаяся энергия активации процесса.
Найдены кинетические характеристики процесса сорбции железа (II) железомарганцевыми конкрециями: константы скорости реакции при различных температурах, кажущаяся энергия активации процесса. Определена лимитирующая стадия процесса, являющегося окислительно-восстановительной реакцией первого порядка.
Получены данные по экстракции церия (III) и иттрия (III) растворами олеиновой и нафтеновой кислот в о-ксилоле из нитратных сред. По зависимостям коэффициента рапределения от рН и состава органической и водной фаз вычислены константы и энергии Гиббса экстракционного равновесия, определен состав сольватных комплексов.
В работе исследована технология получения из эвдиалитового концентрата оксида циркония, галогенидных соединений циркония (хлоридов, фторидов) с последующим получением порошков циркония, лигатур титан – цирконий и алюминий – цирконий металлотермическим способом. Показано, что различные циркониевые материалы можно получать путем применения различных восстановителей: натрия, магния или алюминиево-магниевого сплава.
Представлена история формирования кафедр металлургического факультета и химико-металлургической школы Горного института от создания до настоящего времени. Дан краткий обзор основных этапов развития металлургических и химических наук. Показаны основные достижения в области металлургии и химии, послужившие основой для современных научных школ металлургического факультета.
Для разработки новых способов извлечения и разделения редкоземельных металлов, эффективных при гидрометаллургических переделах бедного сырья, например эвдиалитовых концентратов, были экспериментально определены коэффициенты распределения и разделения редкоземельных металлов из водных растворов органическими экстрагентами. на основе опытных данных выявлен механизм экстракции, проведен расчет термодинамических констант.
Показано развитие химико-металлургической школы Санкт-Петербургского горного института от создания вуза до настоящего времени. Представлены основные достижения в области металлургии и химии, послужившие основой развития современных научных школ металлургического факультета.
Показано, что если в процессе электролиза переносчиками тока являются ионы, не участвующие в электродной реакции, то закон Фарадея не выполняется. В этом случае процесс электролиза подчиняется второму закону термодинамики в следующей формулировке: «Работа электрического тока в электрохимической системе затрачивается на химическое превращение, а также на выделение тепла и понижение энтропии системы за счет физических процессов».
Изучена экстракция церия (3+) трибутилфосфатом. По зависимостям коэффициента распределения от концентрации высаливателя и экстрагента вычислены константы экстракции. По их значениям соли церия располагаются в ряд хлорид < сульфат < нитрат, отвечающий понижению «жесткости» анионов по Пирсону.
С целью расчета параметров очистки грунтов от 90 Sr изучена изотерма обмена катионов Sr 2+ Ha катионы железа (III) между кембрийской глиной и водным раствором с рН = 3. Изотермы совместной адсорбции катионов в совместном присутствии описываются уравнением Ленгмюра. По значениям констант Ленгмюра вычислены константа и энергия Гиббса ионного обмена, равные соответственно 15 и -6,7 кДж/моль, Эти значения совпадают с вычисленными на основе индивидуальных изотерм адсорбции катионов Sr 2+ и Fe (III) на глине. Согласно полученным константам, возможна дезактивация грунтов от загрязнения 90 Sr путем ионообменного промывания растворами солей железа (III), что подтверждают натурные исследования в 5-м квартале Васильевского острова. Проведенная технико-экономическая оценка дезактивации 5-го квартала показывает, что промывная очистка даст экономический эффект около 150 млн руб. по сравнению с вывозом и захоронением грунта.
Была изучена адсорбция стронция и железа из водных растворов на различных минералах. В соответствии с сорбционной способностью изученные минералы можно расположить в следующей последовательности: кембрийская глина ~ каолинит > калиевый полевой шпат > альбит > олигоклаз. Данная последовательность хорошо кореллирует с удельной поверхностью изученных минералов, определенной методом тепловой десорбции аргона, и их обменной емкостью, определенной по адсорбции метиленового голубого. Были определены коэффициенты распределения Sr 2+ и Fe 3+ между минералами и водными растворами и константы ионного обмена между Sr 2+ и Fe 3 t Значение последней величины составило 23,6 для альбита и 17,1 для олигоклаза. Поэтому для очистки грунтов от загрязнений стронцием можно рекомендовать водные растворы железа (III).
Экспериментально доказано, что адсорбция катионов Fe(3+) и Sr(2+) на кембрийской глине описывается изотермой Ленгмюра. Предельная адсорбция равна 0,026 и 0,034 моль/кг соответственно, емкость глины 73±5 мэкв/кг. Посадочные площадки катионов соответственно 38,0 и 28,6 А 2 , радиусы гидратированных катионов 348 и 302 пм. Последнее значение согласуется с радиусом по Стоксу 309 пм. Константы Ленгмюра равны соответственно 731 и 294, коэффициенты распределения между твердой и жидкой фазами при рн = 3,0+3,5 составляют 27±4 и 10±1,8. Константа ионного обмена по реакции ½ Sr 2+ (s) + 1/3 Fe 3+ (aq) ↔ ½ Sr 2+ ( aq)+1/3 Fe 3+ (s) равна 0,95. Согласно полученным данным, возможна очистка фунтов от загрязнения стронцием-90 путем промывания раствором соли Fe(3+). Натурные испытания в 5-м квартале Васильевского острова г.Санкт-Петербурга подтвердили вывод. Исходная удельная радиоактивность фунта достигала до 1,07 10~ 4 Ки/кг. При кучном выщелачивании получена степень очистки 60 %, в условиях конвективного выщелачивания 90 %. Предложена формула расчета условий получения заданной степени очистки.
Содержание редкоземельных металлов (РЗМ) в кольских апатитах составляет около 1 %. При производстве концентратов свыше 8 млн т в год более 80 тыс.т РЗМ ежегодно попадают в отвалы, загрязняя окружающую среду. Основная масса апатита перерабатывается по серно-кислотной схеме с получением экстракционных фосфорных кислот (ЭФК). Чтобы из потоков фосфорной кислоты мощностью 45 т/ч извлечь редкоземельные металлы, требуется разработать процесс, который бы протекал в течение нескольких минут, не затрагивал бы основную технологию и не был связан с расходом дорогостоящих реагентов. Этим требованиям отвечает кристаллизация соединений лантаноидов на затравках непосредственно из производственных растворов ЭФК. Другой актуальной задачей является очистка грунтов, загрязненных тяжелыми металлами и радионуклидами. В лабораторных и натурных условиях изучена очистка фунта 5-го квартала Васильевского острова от загрязнения ^Sr и почвогрунта Новозыбковского района Брянской области от загрязнения 137 Cs. Среди различных способов деконтаминации фунтов наиболее экономически эффективным, пригодным для больших масс фунтов и значительных территорий является промывка фунта разбавленными растворами смеси солей железа (3+) и аммония. Способ может быть использован и для очистки фунтов от загрязнения тяжелыми металлами в горно-промышленных районах.
