В статических условиях исследованы [20] сорбционные свойства волокнистых сорбентов, полученных модифицированием полиакрилонитрила полиэтиленполиамином (ГЛИПАН-2), поли-2-метил-5-винилпиридином (ПАН-МВП) и тиосемикарбазидом (ГЛИПАН-1) по отношению к сульфату палладия (II) в 0.1- 5.0 м растворах серной кислоты.
Методами ИК, РФЭ спектроскопии, ЭСП, элементного и дериватографического анализов установлено, что извлечение палладия во всех случаях связано с реакциями комплексообразования с функциональными группами сорбентов. Волокна с азотсодержащими группами отличаются более быстрой кинетикой сорбции. На основании кинетических данных высказано предположение, что вначале происходит образование ониевых соединений с дальнейшим превращением типа андерсоновской перегруппировки и образованием в фазе волокна аминосульфатокомплексов [(RPy)2PdSO4] [(RNH2)2PdSO4], где сульфат-ион выступает в роли бидентантного или мостикового лиганда. Аминосульфатокомплексы палладия (II) прочно удерживаются в фазе волокна (десорбция не превышает 10-15%).
Авторами работы [21] синтезированы гетероцепные полимерные сорбенты, содержащие третичный атом азота. Сорбенты могут быть использованы для концентрирования платиновых металлов. Сорбционным центром является третичный атом азота. Для подтверждения этого проведен элементный анализ образующихся при сорбции комплексов, полученных в разных условиях и выделенных при насыщении сорбента из слабокислых сред. Отношение Me:Cl:N для палладия, золота и платины составляет соответственно 1:2:2, 1:3:1 и 1:6:2. Можно предположить, что из сред, близких к нейтральным, золото и палладий сорбируются с образованием координационно - сольватированных соединений. В случае платины комплексообразование, по-видимому, протекает с образованием ионных ассоциатов, что, вероятно, преобладает при сорбции из кислых сред.
Исследована [22] сорбция родия (III), палладия (II) и платины (IV) из хлоридных растворов полимером на основе полистирола, содержащим диэтилентриаминные группировки. Палладий (II) количественно извлекается из растворов 2-5 М HCl при скорости пропускании раствора до 10 мл/мин на микроколонках с сорбентом объемом 0,1 мл. Родий (III) наиболее эффективно извлекается из 6-7 М HCl, платина (IV) – из 3 М HCl. Методами спектрофотометрии и спектроскопии диффузионного отражения исследованы формы металлов в растворе и твердой фазе. Показано, что при сHCl>1 моль/л сорбция обусловлена ионообменным взаимодействием; извлекаются преимущественно безводные хлорокомплексы металлов. Извлечение металлов на сорбенте при pH>1 сопровождается внутрисферной координацией металлов с азотом функциональных групп. Предложена процедура группового динамического концентрирования родия (III), палладия (II) и платины (IV), заключающаяся в разбавлении пробы до оптимальной концентрации HCl в потоке непосредственно перед колонкой.
Хелатные смолы: В последнее время все большее внимание уделяется использованию хелатных сорбентов для сорбции платиновых металлов [23]. Наиболее детально изучена сорбция хлорокомплексов палладия (II) из растворов соляной, серной и хлорной кислот хелатным сорбентом марки ХМС-8-АХ, полученным аминированием хлорметилированного сополимера стирола с дивинилбензолом 8-аминохинолином. Из 1 н раствора соляной кислоты сорбция Pd (II) 100%. Это объясняется тем, что палладий образует прочные хелатные циклы с функциональными группами сорбента.
Исследованы комплексообразующие свойства растворимых ионитов на основе хлормитилированных полистиролов, пиридинкарбоновых кислот и их нитрилов. На основании проведенных исследований найдены оптимальные условия выделения и концентрирования ионов платиновых в частности и палладия (II) из растворов.
Авторами работы [24] был синтезирован новый хелатный сорбент ПВБ-МП-8Т аминированием 3(5)-метилпиразолом хлорметилированного сополимера стирола с дивинилбензолом макропористой структуры. Сорбент представляет собой гранулы сферической формы, окрашенные в бледно-желтый цвет, устойчивые при нагревании в сильнокислых растворах.
Исследована сорбция благородных металлов сорбентом ПВБ-МП-8Т, а также возможности применения сорбента для концентрирования благородных металлов из сложных солевых растворов. Характер взаимодействия сорбента с ионами благородных металлов изучен методом ИК-спектроскопии. ИК-спектры сорбента, насыщенного металлами, исследовали в области 200-4000 см-1. Анализ спектров показал, что полосы поглощения пиразольной группы и полимерной основы прекрываются в области 400-4000 см-1 и существенно не меняются при насыщении сорбента металлом. В области 200-400 см-1 появляются полосы, отнесенные к колебаниям связи Me-N (для Pt-300 см-1), что может свидетельствовать о комплексообразовании благородных металлов по атому азота пиразольнoй группы. Отсутствие в спектрах изменений валентных колебаний группы NH пиразольного цикла при насыщении сорбента металлом позволяет предполагать, что при взаимодействии благородных металлов с сорбентом ионообменные механизм маловероятен.
В работе [25] исследовали хлоро- и бромокомплексов Pd двумя типами анионообменных волокон, содержащих третичные амины, на основе поливинилспиртового волокна. Авторы установили, что бромидные комплексы сорбируются лучше, чем хлоридные. Для обоих волокон с повышением концентрации HClпроцент сорбция Pd снижается.
Сорбцию Pd из 0,5М раствора HCl изучали в динамических условиях на волокне – сополимере целлюлозы с поли-2-метилвинилпиридином и с полиметакриловой кислотой. Ёмкость до проскока по палладию составляет 28,2 мг/г.
Микрограммовые количества хлорокомплексов палладия из солянокислых растворов сорбировали волокнами на основе целлюлозы и ПВС. В таблице 1 приведены типы исследованных волокон и величины сорбции палладия. Авторы установили, что сорбционные свойства мало зависят от температуры (20 и 100ºС).
Таблица 1. Сорбционные свойства модифицированных ПВС и целлюлозных волокон
| № волокна | Волокно | Сорбировано, % |
| III | ПВС волокно с первичными аминогруппами | 85,0 |
| IV | Дегидратированное ПВС волокно с третичными аминогруппами | 100 |
| V | Дегидратированное ПВС волокно с четвертичными аминогруппами | 97,3 |
| VI | Привитой сополимер (30%ПМВП и 70%ПВС) | 100 |
| VII | Сополимер целлюлозы и поли-2-метил-5-винилпиридина | 95,7 |
В работах [26,27] предложены сорбенты волокнистой структуры на основе поливиниленового карбоцепного волокна – ПОЛИОРГС-VI и ПОЛИОРГС-Х. Сорбенты устойчивы в кислых и щелочных средах, обладают высокой селективностью к платиновым металлам. Сорбционная ёмкость сорбентов в 1М НСlсоставляет 48 и 50 мг/г соответственно. Она сохраняется высокой в присутствии 5*106-кратных количествах солей меди, железа, кобальта, никеля.
Было исследовано волокно Мтилон-Т, которое содержит тиоамидные группы. Оно получено методом привитой сополимеризацией полиакрилонитрила и целлюлозы с последующей обработкой сероводородом. Данное волокно обладает высокой селективностью по отношению к платиновым металлам. Сорбционная ёмкость волокна по отношению к хлорокомплексам палладия определена при 100ºС в 1М НСl и составляет 83 мг/г. В присутствии солей железа и меди сорбция снижается на 50-70%. Необходимо отметить, что волокно неустойчиво в кислых растворах и в при действии окислителей происходит разрушение как целлюлозной матрицы, так и функциональных групп. Опыты показали, что разбавленные растворы азотной кислоты, аммиака, перекиси водорода и щавелевой кислоты вытесняют из волокна не более 10% поглощенных ионов металлов[28]. Это свидетельствует о большой прочности ионов с тиоамидными группами, что вряд ли может быть при связывании ионов металлов по ионообменному механизму. Полное вытеснение ионов металлов происходит при действии концентрированной азотной кислотой. Однако при этом разрушается волокно. ИК-спектры волокна Мтилон-Т до и после сорбции свидетельствуют о возможности образования связей между ионами металлов и атомами азота и серы тиоамидной группы[29].
Симановой С.А. и Кукушкиным Ю.Н. было исследовано волокно МСПВС, которое получено на основе привитого сополимера ПВС-ПАН с последующей модификацией его раствором сульфида натрия. В волокне присутствуют тиоамидные группы находящиеся в таутомерном равновесии, включающем тионную и сульфгидрильную группы. Это волокно устойчиво к действию кислот, щелочей и окислителей. МСПВС волокно селективно по отношению к платиновым металлам. Емкостные и кинетические характеристики МСПВС волокна исследованы в солянокислых комплексам платиновых металлов при температуре 20 и 98ºС (См=0,001-0,01 моль/л). Во всех случаях сорбция зависит от интенсивности перемешивания, следовательно, лимитирующей стадией сорбции является диффузия. Зависимость кинетического коэффициента Вτ и –ln(1-F) от времени для всех хлоркомплексов платиновых металлов свидетельствует о смешанно-диффузионном типе кинетики сорбции. Небольшие значения энергий активации согласуются с диффузионным типом кинетики сорбции [30]. Для изучения механизма сорбции оценивалось отношение серы в волокне к количеству сорбированного металла. Они установили, что 90% всей серы волокна участвует в образовании связи М-S, что подтверждает тёмная окраска волокон, сорбировавших платиновые металлы. После сорбции наблюдается понижение значения рН растворов. Образование прочных донорно-акцепторных связей М-S приводит к необратимой сорбции платиновых металлов модифицированными ПВС волокнами. Действительно, попытки элюировать металлы с волокон концентрированной соляной кислотой, HNO3 (1:1), аммиаком, перекисью водорода не привели к успеху. В подтверждение образования связи М-S при сорбции хлоридных комплексов платиновых металлов волокнами ПВС были измерены ИК-спектры волокна до и после сорбции. Образование связи М-S подтверждается и масс-спектрами модифицированных ПВС волокон до и после сорбции платиновых металлов[31].