Курсовая работа
По дисциплине: «Организация научных исследований»
На тему: «Извлечение Cu2+ - ионов из нейтральных и слабокислых растворов ионообменным методом»
Выполнил: студент гр. МЦМ-10
Лаптев Ю. Ю.
Проверил: д.т.н., профессор
Руднева В. В
Новокузнецк
Содержание
Введение ……………………………………………………………………….3
1. Литературный обзор …………………………………….…………..…..……
1.1 Ионообменные смолы и их применение в цветной металлургии....
1.2 Состав, структура и синтез ионообменных смол …………………….
1.3 Характеристика ионообменной смолы КБ – 4 ……………..……....
2. Экспериментальная часть …………………………………………………..
2.1Йодометрический метод определения концентрации раствора CuSo4 ………………………………………………………………………………
2.2 Подготовка катионита КБ-4 к работе ……………………………......
2.3 Определение статической обменной емкости (COE) смолы КБ-4 по катионам меди ………………………………………………………………….
2.4Определение эксплуатационных характеристик (ДОЕ, ПДОЕ, %- отмывки) смолы КБ-4 в динамических условиях............................................
2.5 Исследование зависимости ДОЕ смолы КБ-4 по Cu2+ - катионам меди от концентрации исходного раствора CuSO4………………………………
Заключение......................................................................................................
Список использованной литературы ………………………………………..
Введение
Ионный обмен — это обратимая химическая реакция, при которой происходит обмен ионами между твердым веществом (ионитом) и раствором электролита. Ионный обмен может происходить как в гомогенной среде, так и в гетерогенной, в которой один из электролитов является твёрдым.[1]
Иониты, ионообменные сорбенты, твёрдые, практически нерастворимые вещества или материалы, способные к ионному обмену. Иониты могут поглощать из растворов электролитов (солей, кислот и щелочей) положительные или отрицательные ионы (катионы или анионы), выделяя в раствор взамен поглощённых эквивалентное количество других ионов, имеющих заряд того же знака. Молекулярную структуру иониты можно представить в виде пространственной сетки или решётки, несущей неподвижные (фиксированные) ионы, заряд которых компенсируют противоположно заряженные подвижные ионы, так называемые противоионы. Они-то и участвуют в ионном обмене с раствором.
В зависимости от способа получения и назначения иониты выпускают в различных товарных формах: в виде порошка, зёрен неправильной формы или сферических гранул, волокнистого материала, листов или плёнок (ионитовых мембран). Основные промышленные марки отечественных ионитов: катиониты КУ-1, КУ-2, СГ-1, КБ-2, КБ-4, аниониты АВ-16, АВ-17, АН-1, АН-2Ф, АН-18, АН-31, ЭДЭ-10П.
Важнейшей областью применения ионитов была и остаётся водоподготовка. С помощью ионитовых фильтров получают деминерализованную (обессоленную) воду для паросиловых установок, многих современных технологических процессов и бытовых нужд.[2]
Целью данной работы является:
Извлечение Cu2+ионов из нейтральных и слабокислых растворов ионообменным методом.
Задачами данной курсовой являются:
1. Знакомство с ионообменным процессом и ионообменными смолами;
2. Освоение йодометрического метода, определение концентрации Cu2+ катионов в растворе и приготовления растворов CuSo4 заданной концентрации;
3. Подготовка ионита КБ-4 к работе из слабокислых растворов использовали катионит КБ-4 в H+-форме;
4. Определение статического обмена емкости катионита КБ-4 по катиону меди;
5. Определение эксплуатационных характеристик смолы КБ-4 в динамических условиях;
6. Исследовать зависимость ДОЕ смолы КБ-4 по Cu2+-катионам меди от концентрации исходного раствора CuSo4.
Литературный обзор
Ионообменные смолы и их применение в цветной металлургии
Ионообменные смолы - этоискусственные высокомолекулярные органические, практически нерастворимые в воде и других растворителях полиэлектролиты, обладающие ионообменными свойствами.
В соответствии с общей классификацией ионитов ионообменные смолы делят на катионообменные (поликислоты), анионообменные (полиоснования) и амфотерные, или биполярные (полиамфолиты). Катионообменные смолы бывают сильно и слабокислотные, анионообменные - сильно и слабоосновные. Если носителями электрических зарядов молекулярного каркаса ионообменной смолы являются фиксированные ионы только одного типа, то такие ионообменные смолы называются монофункциональными. Если же смолы содержат разнотипные ионогенные группы, они называются полифункциональными. По структурному признаку различают микропористые, или гелевидные, и макропористые ионообменные смолы.
Широкое использование ионитов в гидрометаллургии, химической технологии и других областях началось после создания ионообменных синтетических смол. Выпускаемые в настоящее время ионообменныесмолы,обладающие высокой емкостью, химической стойкостью и механической прочностью, вытеснили другие ионообменные материалы.[3]
Ионообменные смолы применяют в гидрометаллургии для:
1)для селективного извлечения металла из бедного раствора и получения более концентрированного раствора извлекаемого металла;
2)разделения близких по свойствам элементов: Zr и Hf и др.;
3)получения высокочистой и умягченной воды;
4) очистки от примесей различных производственных растворов и обезвреживания сточных вод;
5)окисления ионов в растворах с одновременной сорбцией, для восстановления металлов с их сорбцией из разбавленных растворов и в других случаях.