СОПОЛИМЕРЫ N,N-ДИАЛЛИЛ-N'-НЕОПЕНТАНОИЛ(-БЕНЗОИЛ)ГИДРАЗИНОВ КАК НОВЫЕ СОРБЕНТЫ ТЯЖЕЛЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
Аннотация
В работе описаны сорбционные свойства сополимеров N,N-диаллил-N’-неопентаноил(-бензоил)гидразинов с акрилонитрилом (ДАНПГ-АН и ДАБЕГ-АН соответственно). В качестве ионов металлов были выбраны представители тяжелых редкоземельных металлов (РЗМ) - Tb(III), Ho(III), Er(III), Yb(III). Установлено, что оба реагента обладают сорбционными свойствами по отношению к этим металлам. Показано влияние рН на извлечение лантаноидов. Для обоих сополимеров наблюдается два пика сорбции. Однако, сорбционная емкость в кислой среде у ДАБЕГ-АН выше, чем у ДАНПГ-АН (80 и 25% соответственно). Результаты, полученные при изучении совместной адсорбции ионов Tb(III), Ho(III), Er(III), Yb(III) на ДАНПГ-АН и ДАБЕГ-АН, показывают, что удовлетворительное разделение может быть достигнуто в кислых средах для ионов Tb/Yb, Ho/Yb, Er/Yb (сорбент ДАНПГ-АН) и в щелочных средах для ионов Tb/Yb, Ho/Tb, Er/Tb (сорбент ДАБЕГ-АН). Возможно разделение некоторых пар тяжелых РЗМ, имеющих коэффициенты разделения больше 2 у ДАБЕГ-АН в щелочной среде и примерно 4 у ДАНПГ-АН в кислой среде. После сорбции сополимерами тяжелых РЗМ в нейтральной и кислой среде при добавлении 3 М хлороводородной кислоты десорбция проходит на 85% и 100%, соответственно. Легкие РЗМ в нейтральной среде практически не сорбируются сополимером ДАБЕГ-АН, поэтому возможно применение этого сорбента для разделения легких и тяжелых РЗМ. Изучена кинетика сорбционного процесса. Рассчитаны константы скорости сорбции для моделей псевдопервого и псевдовторого порядка. Показано, что кинетические зависимости сорбции на ДАБЕГ-АН хорошо описываются обеими моделями, на ДАНПГ-АН – уравнением псевдовторого порядка. Изотермы адсорбции тербия и иттербия лучше всего описываются моделью Фрейндлиха, что позволяет сделать вывод об энергетически неравномерной поверхности сорбентов.
Для цитирования:
Батуева Т.Д., Заболотных С.А., Гоголишвили В.О., Горбунова М.Н. Сополимеры N,N-Диаллил-N'-неопентаноил(-бензоил)гидразинов как новые сорбенты тяжелых редкоземельных металлов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 11. С. 65-73. DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.7232.
Литература
The Rare Earth magazine. [Электрон. ресурс]. 2025. URL: http:/rareearth.ru/ru/pub/20250419/04452.html. (accessed: 19.04.2025).
Aries A., Carlos O., Jordi Z., Espina J., Pou J. Hybrid sensorless permanent magnet synchronous machine four quadrant drive based on direct matrix converter. EPES. 2013. V. 45. N 1. P. 78-86. DOI: 10.1016/j.ijepes.2012.08.073.
Zhou P.J., Yu J.J., Sun X.F., Guan H.R., He X.M., Hu Z.Q. Influence of Y on stress rupture property of a Nibased superalloy. Mater. Sci. Eng. 2012. V. 551. Р. 236-240. DOI: 10.3390/ma15186219.
Lokhova N., Naimanbayev's M., Naimanbayev M., Baltabekova Zh.A. Sorption rerecovery and concentration of rare-earth metals from extraction phosphoric acid. Review. Kompleks. Ispol’z. Mineral. Syr’ya. 2018. V. 306. N 3. P. 62-68 (in Russian). DOI: 10.31643/2018/6445.18.
Xu X., Zou J., Zhao X.R., Jiang X.Y., Jiao F.P., Yu J.G., Liu Q., Teng J. Facile assembly of three-dimensional cylin-drical egg white embedded graphene oxide composite with good reusability for aqueous adsorption of rare earth ele-ments. Colloids Surf. A. 2019. V. 570. P. 127–140. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2019.03.022.
Kaminsky Yu.D. Processing of rare-earth cularite concentrate. J. Sci. Technol. Ed. 2021. N 4(79). P. 9-16.
Yushina T.I., Saikina O.Yu., Yurasova O.V. Sorption recovery of rare-earth metals in processing of phosphogyp-sum. Int. Res. J. 2016. V. 7. N 49. P. 107-111.
Polyakov E.G., Nechaev A.V., Smirnov A.V. Metallurgy of rareearth metals. M.: Urait Publ. 2023. 501 p.
Zolotov Yu.A., Kuz’min N.M. Concentration of trace elements. M.: Khimiya. 1982. 284 p. (in Russian).
Lipunov I.N., Pervova I.G., Nikiforov A.F. Sorption of boric acid using polycondensation anion exchangers. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 8. P. 42-48 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216408.6320.
Umirova G.A., Turaev Kh.Kh., Kornilov K.N., Ermuratova N.A. Study of metal sorption by covalently immobilized poly-ampholytes based on amino acids. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 5. P. 41-51 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236605.6728.
Hidayah N.N., Abidin S.Z. The evolution of mineral processing in extraction of rare earth elements using solid-liquid extraction over liquid-liquid extraction. Miner. Eng. 2017. V. 112. P. 103-113. DOI: 10.1016/j.mineng.2017.07.014.
Pestov S.M., Smirnova K.A., Obruchnikova Y.A., Troshkina I.D., Kovalenko A.Е. Sorption of niobium from hydrochloric acid solutions by phosphine oxide impregnated resins. Internat. J. Adv. Biotechnol. Res. 2017. V. 8. N 4. P. 1067-1074.
Yadav K.K., Singh D.K., Anitha M., Varshney L., Singh H. Studies on separation of rare earths from aqueous media by polyethersulfone beads containing D2EHPA as extractant. Separ. Purific. Technol. 2013. V. 118. P. 350-358. DOI: 10.1016/j.seppur.2013.07.012.
Yadav K. K., Dasgupta K., Singh D.K., Varshney L., Singh H. Dysprosium sorption by polymeric composite bead: Robust parametric optimization using Taguchi method. J. Chromatogr. A. 2015. V. 1384. P. 37-43. DOI: 10.1016/j.chroma.2015.01.061.
Pyrzynska K., Kubiak A., Wysocka I. Application of solid phase extraction procedures for rare earth elements determination in environmental samples. Talanta. 2016. V. 154. P. 15–22. DOI: 10.1016/j.talanta.2016.03.022.
Batueva T.D., Gorbunova M.N. Nitrogen-containing multifunctional copolymers as reagents to sorb rare-earth metals. Separat. Sci. Technol. 2023. V. 1. N 58. P. 1-12. DOI: 10.1080/01496395.2022.2099420.
Batueva T.D., Gorbunova M.N., Scherban’ M.G. Sorp-tion properties of Polymers Based on N-substituted Maleimides. J. Appl. Polym. Sci. 2013. V. 129. N 4. Р. 1978-1983. DOI: 10.31857/S0044461820020024.
Vorobʹeva A.I., Gorbunova M.N., Gusev V.Y., Muslukhov R.R., Kolesov S.V., Tolstikov A.G., Monakov Yu.B. Copolymers based on diallylhydrazines. Russ. J. Appl. Chem. 2004. V. 7. N 77. P. 1160-1164. DOI: 10.1023/B:RJAC.0000044167.00715.3b.
Gordon A., Ford R. Chemist's Companion. M.: Mir. 1976. 541 p. (in Russian).
Il’ves V.G., Zuev M.G., Sokovnin S.Yu., Murzakaev A.M. Structural and magnetic-luminescent properties of car-bon-doped aluminum oxide. Phys. Sol. State.. 2015. V. 12. N 57. P. 2512. DOI:10.1134/S1063783415120161.
Polyansky N.G., Gorbunov G.V., Polyanskaya N.L. Methods for studying ionites. M.: Khimiya. 1976. 208 p.
Piatek J., Bruin-Dickason C.N., Jaworski A., Chen J., Slabon A. Glycine-functionalized silica as sorbent for co-balt(II) and nickel(II) recovery. Appl. Surf. Sci. 2020. V. 530. P. 147299. DOI: 10.1016/j.apsusc.2020.147299.
Mikheeva E.V. Adsorption on a homogeneous solid surface. Langmuir equation. Tomsk: TPU Publ. 2011. 36 p. (in Russian).
Gorbunova M.N., Batueva T.D., Eroshenko D.V., Kiselkov D.M. Silver nanocomposites based on copolymers of N,N-diallyl-N’-acylhydrazines with acrylic monomers. Rus. J. Appl. Chem. 2021. V. 2. N 94. P. 192. DOI: 10.1134/S1070427221020087.
Batueva T.D., Gorbunova M.N., Zabolotnykh S.A., Gogolishvili V.O. Physicochemical properties of N,N-allyl-N′-acylhydrazine copolymers with acrylonitrile. Russ. Chem. Bull. 2024. V. 73. N 7. P. 2034–2039. DOI: 10.1007/s11172-024-4324-5.
Batueva T.D., Gorbunova M.N. New polymer sorbents of rare earth metals. Tr. Kol’sk. Nauch. Ysentra RAN. Ser.: Tekhn. Nauki. 2024. V. 15. N 1. P. 384–388 (in Russian). DOI: 10.37614/2949-1215.2024.15.1.027.
Khushvaktov S.Yu., Zhuraev M.M., Botirov S.Kh., Bek-chanov D.Zh., Mukhamediyev M.G. Kinetics of sorption of copper(II) and nickel(II) ions by polyampholyte based on polyvinyl chloride. Universum: Tekhnich. Nauki. 2021. V. 12. N 93. (in Russian). DOI: 10.32743/UniTech.2021.93.12.12748.
Volkov V.A. Colloidal chemistry. Surface phenomena and disperse systems. SPb.: Lan’, 2015. 672 p. (in Russian).
