РОЗДІЛ 2
МЕТОДИЧНА ЧАСТИНА
2.1. Методики експериментальних досліджень сорбції благородних металів
2.1.1. Сорбція у статичному режимі
Оптимальні умови сорбції благородних металів на поверхні МТПСС встановлювали у статичному режимі сорбції. Дослідження проводили у наступній послідовності:
* визначення оптимального діапазону pH розчинів та концентрації кислот (хлоридної і(або) нітратної);
* встановлення необхідного часу контакту фаз для досягнення сорбційної рівноваги;
* побудова ізотерм сорбції відповідних благородних металів.
При цьому сорбцію здійснювали при кімнатній температурі або за необхідності при нагріванні на водяній бані до температури 95°С. Перемішування здійснювали або вручну через певні проміжки часу (зокрема, коли сорбцію проводили за підвищеної температури), або з використанням магнітних мішалок.
Оскільки сорбцію благородних металів при нагріванні на водяній бані в деяких випадках здійснювали протягом тривалого часу (більше 1 год), спостерігалося значне упарювання розчину, що могло внести помилку при розрахунках рівноважної концентрації досліджуваних металів. Для уникнення цього після нагрівання контактні колби охолоджували, кількісно переносили розчин разом з сорбентом у мірні колби необхідного об'єму (10 або 25 мл), доводили до мітки дистильованою водою та перемішували. Після цього сорбент відокремлювали фільтруванням і здійснювали визначення рівноважної концентрації благородних металів певним фізичним або фізико-хімічним методом.
Залежність ступеню сорбції від pH розчину та концентрації кислоти. У ряд мірних колб на 10 або 25 мл додавали певну зазначену кількість розчину досліджуваного металу. Різне значення pH створювали шляхом додавання розчинів 0,1М HCl чи HNO3 та 0,1М NaOH, приготованих з фіксаналів. Необхідну кислотність створювали за допомогою концентрованих хлоридної (11,3М) або нітратної (13,2М) кислот.
У ряд контактних колб об'ємом 50 мл вносили наважки сорбенту (0,1-0,2 г) та відповідні приготовані розчини благородних металів. Контактування фаз проводили при перемішуванні протягом 30 хв за кімнатної температури або протягом 2 год при нагріванні на водяній бані до 95°С. Сорбат відокремлювали від розчину фільтруванням через паперовий фільтр "червона стрічка", контролювали рівноважне значення рН та визначали рівноважну концентрацію досліджуваного металу.
Швидкість встановлення сорбційної рівноваги. У ряд контактних колб об'ємом 50 мл вносили наважки сорбенту (0,1-0,2 г), додавали
10-250 мл водного розчину з певною фіксованою концентрацією досліджуваного металу та оптимальним значенням pH чи концентрації хлоридної (нітратної) кислот. Контактування фаз проводили протягом різного проміжку часу у діапазоні 1-60 хв при кімнатній температурі та
5-120 хв при 95°С. Розчин відфільтровували крізь фільтр і контролювали рівноважну концентрацію металу.
Ізотерми адсорбції. У ряд контактних колб об'ємом 50 мл вносили наважки сорбенту (0,1 г) з визначеною концентрацією прищеплених поверхневих груп, додавали 10 або 25 мл водного розчину з оптимальним значенням pH чи концентрації хлоридної (нітратної) кислот та різною кількістю досліджуваного металу. Сорбент з розчином контактували протягом часу, необхідного для досягнення сорбційної рівноваги при кімнатній температурі або при нагріванні. Розчин відфільтровували крізь фільтр, встановлювали рівноважну концентрацію металу в водній фазі.
Формули для розрахунків. Розрахунок ступеню сорбції благородних металів (R, %) проводили за формулою:
,
де Co і Cрівн - вихідна і рівноважна концентрації іонів досліджуваного металу у розчині, моль/л.
Сорбційну ємність МТПСС відносно досліджуваних благородних металів (Г, ммоль/г), розраховували за формулою:
,
де V - об`єм досліджуваного розчину, л; m - маса сорбенту, г.
Коефіцієнт розподілу металу між фазами (D, см3/г) розраховували за формулою:
2.1.2. Сорбція у динамічному режимі
При сорбції благородних металів у динамічному режимі використовували скляні колонки висотою h=150 мм та внутрішнім діаметром d=50 мм з закріпленими на них насадками для автоматичних піпеток об`ємом 1 мл, в яких розміщувалася наважка сорбенту (0,1-0,2 г). Крізь колонки пропускали розчин досліджуваного металу об'ємом 25-500 мл зі швидкістю 1-2 мл/хв.
Десорбцію паладію, міді та срібла з МТПСС здійснювали також у динамічному режимі, пропускаючи через колонку після сорбції металу 5 мл відповідного елюенту (розчин тіосечовини або нітратної кислоти певної концентрації).
2.2. Методи визначення рівноважних концентрацій іонів благородних металів
Визначення рівноважної концентрації Pd(II) спектрофотометричним методом. Рівноважну концентрацію паладію (?2 мкг/мл) після сорбції його хлоридних комплексів на МТПСС визначали спектрофотометричним методом. Оптичну густину (А) тіосечовинних комплексів паладію(ІІ) вимірювали на фотоколориметрі КФК-1 при ?=400 нм і товщині кювети l=1 см відносно дистильованої води [89]. Оптична густина розчинів забарвленого комплексу Pd(ІІ) з тіосечовиною залишається постійною у широкому діапазоні концентрацій Thio (0,02-10 % розчини) та не залежить від концентрації хлоридної кислоти у межах 4М HCl - рН 2.
Для побудови градуювального графіку в координатах А=?(СPd,мкг/мл) використовували слабокислі розчини паладію(II) з відомою концентрацією у межах 1-50 мкг/мл, які одержували розведенням 0,2-10,0 мл вихідного розчину паладію з концентрацією 126 мкг/мл в 2М HCl. Додавали 1,0 мл 5% розчину тіосечовини в 1М HCl, доводили до 25 мл дистильованою водою, ретельно перемішували та вимірювали оптичну густину. Градуювальний графік А=0,0147(СPd,мкг/мл+0,002 є прямолінійним в інтервалі концентрацій паладію 1-50 мкг/мл.
Визначення рівноважної концентрації Pt(II,IV) спектрофотометричним методом. Рівноважну концентрацію платини(II,IV) після сорбції її хлорокомплексів на МТПСС визначали спектрофотометричним методом шляхом вимірювання оптичної густини (А) комплексів