Способ разделения платины (ii, iv) и родия (iii) в солянокислых водных растворах
Владельцы патента RU 2439175:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к способу разделения платины (II, IV) и родия (III) в солянокислых водных растворах. Способ включает сорбцию платины (II, IV) и родия (III) путем контакта раствора с сильноосновным анионитом и последующую десорбцию с анионита. При этом сорбцию осуществляют из свежеприготовленных и выдержанных растворов на анионите Purolite А-500, содержащем в качестве функциональной группы четвертичное аммонийное основание. Десорбцию с анионита осуществляют в два этапа: на первом - через 24 часа после контакта 2 М раствором NH4SCN или 2 М раствором KNO3 для извлечения платины. На втором этапе - еще через 24 часа 2 М раствором НСl или 1 М рствором тиомочевины в 2 М растворе H2SO4 для извлечения родия. Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление способа разделения платины и родия, и возможность его проведения не только в свежеприготовленных, но и в выдержанных солянокислых растворах. Способ является экологически безопасным. 1 ил., 3 табл.
Настоящее изобретение относится к области аналитической химии платиновых металлов, в частности к методам разделения и концентрирования, и может быть использовано при разделении платины и родия в водных солянокислых свежеприготовленных и выдержанных растворах сорбционным методом с использованием сильноосновного анионита.
В настоящее время известен способ очистки родия и иридия от платины и палладия [патент РФ №2156819, С22 В11/00, С22В 3/34, С22В 3/38, опубл. 27.07.2000 г.], включающий экстракцию платины и палладия раствором сульфоксида (соотношение фаз 1:(2-5)), и последующее разделение оставшихся в водной фазе родия и иридия экстракцией трибутиловым эфиром фосфорной кислоты.
К недостаткам этого способа можно отнести необходимость содержания в растворе платины в 20-70 раз меньше, чем родия, и отсутствие описания получения платиновых металлов в чистом виде, а также использование экологически опасного реагента сульфоксида.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ разделения платины и родия в солянокислых растворах [патент РФ №2165992, С22В 11/00, С22В 3/24, опубл. 27.04.2001 г.], включающий извлечение их из растворов сорбцией на сильноосновном анионите, последующую промывку сорбента и его сжигание с получением металлической платины и чистых соединений родия.
Недостатками известного способа являются использование только свежеприготовленных растворов; невозможность повторного использования ионитов, ввиду сжигания; проведение осаждения; а также сжигание ионитов при 950-1000°С с целью десорбции благородных металлов и термическая деструкция при 350-400°С. Другой существенный недостаток известного способа - данный способ является экологически опасным.
Техническим результатом изобретения является упрощение и удешевление способа разделения платины и родия, и возможность его проведения не только в свежеприготовленных, но и в выдержанных солянокислых растворах.
Технический результат достигается тем, что в способе разделения платины (II, IV) и родия (III) в солянокислых водных растворах, включающем сорбцию платины (II, IV) и родия (III) путем контакта раствора с сильноосновным анионитом и последующую десорбцию с анионита, новым является то, что сорбцию осуществляют из свежеприготовленных и выдержанных растворов на анионите Purolite A-500, содержащем в качестве функциональной группы четвертичное аммонийное основание, а их десорбцию с анионита осуществляют в два этапа: на первом - через 24 часа после контакта 2 М раствором NH4SCN или 2 М раствором KNO3 для извлечения платины, и на втором этапе - еще через 24 часа 2 М раствором НСl или 1 М раствором тиомочевины в 2 М растворе Н2SO4 для извлечения родия.
В заявляемом способе на первом этапе происходит извлечение платиновых металлов в виде комплексов Pt (II, IV) и Rh (III) на сильноосновном анионите Purolite A-500, содержащем в качестве функциональной группы четвертичное аммонийное основание, обладающем высокой обменной емкостью по родию и платине. Далее проводится десорбция металлов с анионита, которую осуществляют растворами 2 М NH4SCN или 2 М KNO3, а затем 2 М НСl или 1 М тиомочевиной в 2 М H2SO4.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлены спектры поглощения солянокислых растворов платины (II, IV) и родия (III) при совместном присутствии при разном времени выдерживания (1 - свежеприготовленный раствор, 2 - выдержанный в течение 3-х месяцев).
Сущность способа заключается в том, что выделение родия и платины осуществляют из солянокислых не только свежеприготовленных, но и выдержанных в течение трех месяцев растворов, которые приближены к технологическим. Условия извлечения таковы, что металлы находятся в растворе в виде комплексов Pt (II, IV) и Rh (III), что установлено из электронных спектров поглощения, приведенных на чертеже. Максимумы поглощения свежеприготовленного раствора (1) соответствуют преимущественному присутствию в растворе комплекса [PtCl4]2- и цис- и транскомплексов [Rh(H2O)4Cl2]+и [Rh(H2O)2Cl4]- (при 218 нм) и гексахлорокомплексам платины и родия (при 251 нм). При выдерживании раствора до трех месяцев оба максимума поглощения постепенно смещаются до 198 и 261 нм соответственно с уменьшением интенсивности, что указывает на образование в растворах комплексов [Pt(OH)Cl5]2-, [РtСl6]2- (при 261 нм), [Рt(ОН)6]2- и [Rh(Н2O)3Сl3]0 (при 198 нм). Сорбционные характеристики ионита в зависимости от кислотности раствора незначительно увеличиваются при уменьшении концентрации хлороводородной кислоты (табл.1). Для десорбции платины и родия применяют дешевые реагенты, необходимые в малом количестве для осуществления процесса (табл.2). При выдерживании растворов в течение трех месяцев сорбционные параметры несколько ухудшаются (табл.3), однако остаются на высоком уровне, что имеет огромное значение для промышленности.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей химии и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию «изобретательный уровень».
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
Предварительно набухший анионит Purolite A-500 в хлоридной форме массой 0,1 г приводят в контакт при перемешивании с раствором следующего состава: концентрации НСl (CHCl) 0,001-4 моль/л, концентрация по платине (II, IV) 2,5·10-4 моль/л (49 мг/л), по родию (III) 2,5·10-4 моль/л (26 мг/л). Десорбцию с анионита осуществляют в два этапа. По истечении 24 ч анионит отделяют от раствора фильтрованием и добавляют к нему 10 мл 2 М раствора NH4SCN или 2 М раствора KNO3 для извлечения платины. Затем через 24 ч раствор отделяют от анионита и приливают к последнему 10 мл 2 М раствора НСl или 1 М раствора тиомочевины в 2 М H2SO4 для извлечения родия. После раздельной десорбции платину и родий можно использовать для дальнейшей работы (например, путем прокаливания растворов комплексов Pt и Rh можно получить их в виде металлов). Анионит после регенерации можно использовать для повторной сорбции в описываемом способе. Характеристики предлагаемого способа представлены в таблицах 1-3, где С - концентрации платины, родия и хлороводородной кислоты в контактирующих растворах, D - коэффициент распределения Pt или Rh, R - процент извлечения платиновых металлов.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Предварительно набухший анионит Purolite A-500 в хлоридной форме массой 0,1 г приводят в контакт при перемешивании со свежеприготовленным раствором следующего состава: концентрация НСl (СHCl) 0,001 моль/л, концентрация по платине (II, IV) 2,5·10-4 моль/л (49 мг/л), по родию (III) 2,5·10-4 моль/л (26 мг/л). Данные представлены в таблице 1. По истечении 24 ч анионит отделяют от раствора фильтрованием и приливают 10 мл 2 М раствора NH4SCN для извлечения из него платины. Затем еще через 24 ч анионит отделяют и заливают 10 мл 2 М раствора НСl для извлечения родия. Данные представлены в таблице 2.
Пример 2. Предварительно набухший анионит Purolite A-500 в хлоридной форме массой 0,1 г приводят в контакт при перемешивании со свежеприготовленным раствором следующего состава: концентрация НСl (СHCl) 4 моль/л, концентрация по платине (II, IV) 2,5·10-4 моль/л (49 мг/л), по родию (III) 2,5·10-4 моль/л (26 мг/л) (таблица 1). По истечении 24 ч анионит отделяют от раствора фильтрованием и приливают 10 мл 2 М раствора NH4SCN для извлечения из него платины. Через 24 ч анионит отделяют и заливают 10 мл 1 М раствора тиомочевины в 2 М H2SO4 для извлечения родия (таблица 2).
Пример 3. Предварительно набухший анионит Purolite A-500 в хлоридной форме массой 0,1 г приводят в контакт при перемешивании со свежеприготовленным раствором следующего состава: концентрация НСl (СHCl) 0,1 моль/л, концентрация по платине (II, IV) 2,5·10-4 моль/л (49 мг/л), по родию (III) 2,5·10-4 моль/л (26 мг/л). По истечении 24 ч анионит отделяют от раствора фильтрованием и на 24 ч заливают 10 мл 2 М раствора КNО3 для извлечения из него платины. После этого анионит отделяют и заливают 10 мл 2 М раствора НСl для извлечения родия. Данные представлены в таблицах 1 и 2.
Пример 4. Предварительно набухший анионит Purolite A-500 в хлоридной форме массой 0,1 г приводят в контакт при перемешивании с выдержанным в течение трех месяцев раствором следующего состава: концентрация НСl (СHCl) 0,01 моль/л, концентрация по платине (II, IV) 2,5·10-4 моль/л (49 мг/л), по родию (III) 2,5·10-4 моль/л (26 мг/л). По истечении 24 ч анионит отделяют от раствора фильтрованием и приливают 10 мл 2 М раствора НСl для извлечения из него родия. Данные представлены в таблице 3.
| Таблица 1 | |||||||||
| Данные по сорбции Pt в присутствии Rh и Rh в присутствии Pt из свежеприготовленных солянокислых растворов в зависимости от их кислотности | |||||||||
| Металл | Параметры сорбции | С (НСl), моль/л | |||||||
| 4,0 | 2,0 | 1,0 | 0,5 | 0,1 | 0,05 | 0,01 | 0,001 | ||
| Pt C(Pt)=2,5-10-4 моль/л |
D, мл/г | 583 | 802 | 900 | 1918 | 2093 | 3498 | 5486 | 7071 |
| R, % | 85,4 | 88,9 | 90,0 | 95,1 | 95,4 | 97,2 | 98,2 | 99,7 | |
| Rh C(Rh)=2,5-10-4 моль/л |
D, мл/г | 119 | 120 | 125 | 169 | 181 | 187 | 223 | 456 |
| R, % | 54,4 | 54,5 | 55,5 | 62,8 | 64,4 | 65,2 | 69,1 | 82,0 |
| Таблица 2 | ||||
| Данные по десорбции Pt и Rh различными десорбентами после извлечения платиновых металлов из сильно- и слабокислых сред (C(Pt)=C(Rh)=2,5-10-4 моль/л) | ||||
| Десорбенты | Процент десорбции, % | |||
| Pt | Rh | |||
| Сильнокислые среды (4,0-1,0 моль/л) | Слабокислые среды (0,1-0,001 моль/л) | |||
| 2 М НСl | 98,5 | 96,3 | 98,8 | 97,8 |
| 1 М тиомочевина в 2 М H2SO4 | 61,9 | 5,1 | 99,9 | 98,2 |
| 2 М NH4SCN | 98,2 | 97,9 | - | - |
| 2 М КNО3 | 98,6 | 94,2 | - | - |
| Таблица 3 | |||
| Результаты по сорбции Pt и Rh при совместном присутствии из выдержанных солянокислых растворов и их десорбции при помощи различных десорбентов (C(Pt)=C(Rh)=2,5-10-4 моль/л, С(НСl)=0,01 моль/л) | |||
| Металлы | Сорбционные параметры | Процент десорбции, % | |
| D, мл/г | R, % | 2 М НСl | |
| Pt | 741 | 88,1 | 3 |
| Rh | 150 | 59,8 | 65 |
Использование заявляемого изобретения открывает возможность раздельного получения родия и платины из солянокислых растворов отработанных катализаторов. Для процессов сорбции и десорбции применяются дешевые, нетоксичные растворы роданида аммония, хлороводородной и серной кислот, а также тиомочевины, что позволяет разработать экологически безопасные технологии извлечения платиновых металлов.
Таким образом, в результате использования заявляемого технического решения упрощается разделение платины и родия, нет необходимости проводить осаждение, а также появляется возможность его проведения не только в свежеприготовленных, но и в выдержанных солянокислых растворах. Последние характеризуются наличием кинетически инертных форм аква- и гидроксокомплексов Pt и Rh, которые являются трудносорбируемыми соединениями.
Способ разделения платины (II, IV) и родия (III) в солянокислых водных растворах, включающий сорбцию платины (II, IV) и родия (III) путем контакта раствора с сильноосновным анионитом и последующую десорбцию с анионита, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют из свежеприготовленных и выдержанных растворов на анионите Purolite А-500, содержащем в качестве функциональной группы четвертичное аммонийное основание, а их десорбцию с анионита осуществляют в два этапа: на первом - через 24 ч после контакта 2 М раствором NH4SCN или 2 М раствором KNO3 для извлечения платины, и на втором этапе - еще через 24 ч 2 М раствором НСl или 1 М раствором тиомочевины в 2 М растворе H2SO4 для извлечения родия.
