Журнал прикладной химии. 2019. Т. 92. Вып. 8

СОРБЦИОННЫЕ И ИОНООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

УДК 661.834

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ОЧИСТКИ

РАСТВОРА ХЛОРИДА ЛИТИЯ ОТ ПРИМЕСЕЙ

СОРБЦИОННЫМ МЕТОДОМ

¹ Производственное объединение «Маяк», 456784, г. Озерск Челябинской обл., пр. Ленина, д. 31

² Институт физической химии и электрохимии РАН им. А. Н. Фрумкина,

119071, г. Москва, Ленинский пр., д. 31, корп. 4

³ Озерский технологический институт — филиал Национального исследовательского ядерного

университета «Московского инженерно-физического института»,

456783, г. Озерск Челябинской обл., пр. Победы, д. 48

E-mail: volkovahim@mail.ru

Поступила в Редакцию 25 января 2019 г.

После доработки 1 апреля 2019 г.

Принята к публикации 25 мая 2019 г.

Исследована возможность использования метода ионного обмена для очистки водных литийсодер-

жащих растворов от растворимых химических примесей. В качестве сорбентов использовали силь-

нокислотные (Токем-140, Токем-308/545, КУ-2-8), слабокислотные (Токем-200), смешанные фосфор-

содержащие (Purolite S957) и хелатные катиониты (Amberlite IRC-748, Purolite S930) импортного и

отечественного производства в Н⁺- и NH₄₊-форме. Изучены физические свойства используемых сор-

бентов. Рассчитаны значения коэффициентов распределения лития и примесных ионов, статической

обменной емкости. Показана возможность группового извлечения примесей: ионов щелочноземельных

(Ca, Mg) и переходных металлов (Al, Fe, Cu, Ni, Zn, Ti, Cr, Mn) катионитом Purolite S957 в Н⁺-форме,

примесей Cu и Fe хелатными сорбентами (Amberlite IRC-748 и Purolite S930).

Ключевые слова: литий; примеси; очистка; ионный обмен; катиониты

DOI: 10.1134/S0044461819080097

Литий относится к элементам, которые за не-

стекла и покрытия фарфоровых изделий), фармацев-

сколько десятилетий приобрели исключительно

тической промышленности (изготовление косметики)

важное значение в современной науке и технике.

и др.

Литий и его соединения используются в качестве

В связи с низким содержанием лития в природ-

электродных материалов для химических источни-

ных минералах современные методы переработки

ков тока, в дефектоскопии, пиротехнике, электро-

литиевого сырья типично гидрометаллургические.

нике (оптические материалы, лазеры), металлургии,

Выделяют два основных технологических этапа: раз-

медицине (соли лития обладают нормотимически-

ложение (вскрытие) сырья, в результате которого

ми и другими лечебными свойствами), текстильной

литий переводится в водорастворимое состояние;

(отбеливание тканей), пищевой (консервирование),

концентрирование лития химическими методами и

силикатной (для изготовления специальных сортов

отделение его от сопутствующих примесей.

1021

1022

Волкова Т. С., Рудских В. В.

Сорбционные, в частности ионообменные, ме-

для разделения щелочных металлов [10, 11]. В этом

тоды выделения, разделения и концентрирования

случае основным параметром, определяющим селек-

веществ широко используются в химической тех-

тивность сорбции, является гидратированный радиус

нологии. Наибольшее распространение на практи-

иона.

ке для целей очистки водных растворов получили

Необходимо отметить, что, несмотря на наличие

сильнокислотные сульфокатиониты. Для данного

значительного количества публикаций по исполь-

вида ионитов характерно увеличение сродства при

зованию сорбционного метода для очистки водных

увеличении кристаллохимического радиуса сорбиру-

растворов от примесей, большинство известных

емого иона (в случае ионов одного заряда): Li⁺< Н⁺<

методов применимы для удаления микроколичеств

< Na⁺< NH₄₊< K⁺< Rb⁺< Cs⁺.

примесных ионов (т. е. в случае сопоставимо малых

Определяющим фактором этих рядов селективно-

концентраций примеси и очищаемого компонента) и

сти служит изменение энергии гидратации ионов при

не подходят для очистки концентрированных раство-

их переходе из водного раствора в фазу ионита. Ионы

ров (когда примеси нужно удалить на фоне больших

с большими кристаллохимическими радиусами име-

концентраций целевого компонента).

ют малые радиусы в гидратированном состоянии, по-

Применительно к очистке концентрированных

этому энергия набухания катионитов для них меньше,

литийсодержащих растворов от примесей известна

следовательно, сорбируются такие ионы лучше.

работа [12], в которой изучены свойства катионитов

Для разнозарядных катионов селективность растет

Токем-160 и Amberlite IR-120 для извлечения лития

с возрастанием заряда: K⁺< Ca²⁺< Fe³⁺< Th⁴⁺.

из растворов различных месторождений Камчатского

Для извлечения ионов щелочноземельных ме-

края. Построены селективные ряды извлечения кати-

таллов весьма перспективным представляется ис-

онов щелочных металлов для исследованных ионо-

пользование слабокислотных карбоксильных ка-

обменных смол. Авторами работы [13] разработаны

тионитов, для которых характерны обратные ряды

способы получения углеродных сорбентов, модифи-

селективности: H⁺>> Li⁺> Na⁺> K⁺> Rb⁺> Cs⁺,

цированных соединениями сурьмы(V), для извлече-

Н⁺>> Fe³⁺> Ba²⁺> Sr²⁺> Ca²⁺> Mg²⁺> K⁺> Na⁺,

ния примесей натрия и кальция из раствора хлорида

Н⁺ >> Cu²⁺ > Co²⁺ > Zn²⁺ > Ni²⁺.

лития.

Карбоксильные катиониты проявляют тенденцию

Известен способ очистки раствора хлорида лития

к большей избирательности по отношению к ионам

[14], в котором в качестве сорбента использована

малого радиуса, что объясняется преобладающим

смола Purolite S940 в Li-форме. Исходный раствор

влиянием на селективность энергии электростатиче-

был получен путем растворения 1 кг технического

ского взаимодействия.

гидроксида лития марки ЛГО-1 (массовая доля при-

Многие исследователи занимаются изучением

месей Na + K — 0.002%, Ca — 0.001%) в дистиллиро-

применимости процесса сорбции для извлечения

ванной воде с последующей нейтрализацией соляной

переходных и цветных металлов. В частности, для

кислотой марки ос.ч. до рН 8-9. Концентрация лития

извлечения ионов Fe(III) из водных растворов раз-

в исходном растворе 100 г·дм^-3. После фильтрации

личного химического состава перспективно исполь-

раствора и прохождения через колонку согласно ре-

зование карбоксильного сорбента КБ-4 [1], хелатного

зультатам анализа содержание натрия, калия и каль-

комплексообразующего сорбента Purolite S957 [2].

ция в растворе по отношению к литию составляло

Ионы Mn(II) и Cr(III, IV) эффективно сорбируются

(%): Na — 1.9·10^-3, K — 3.2·10^-3, Ca — 8.4·10^-4.

на слабокислотных катионитах КБ-4 и Токем-200

Приведенные данные свидетельствуют об очистке

[3]. Карбоксильный катионит КБ-4П-2 также при-

раствора от кальция.

меним для сорбции ионов меди, бария и иттрия [4,

В работе [15] использована смола Lewatit TP208

5]. Фосфорсодержащие иониты марок Purolite S940,

в Li-форме для очистки раствора от кальция.

S950, Lewatit TP260 Monoplus перспективны для из-

Концентрация кальция в исходном растворе со-

влечения скандия из сернокислых растворов [6], а

ставляла от 9.9 до 26.4 мг·дм^-3, а в фильтрате после

марок Purolite S955, Lewatit TP260, Lewatit TP272 —

прохождения через указанный сорбент — от 0.1 до

для сорбция ионов индия, железа(III) и цинка из мно-

2.2 мг·дм^-3.

гокомпонентных растворов [7, 8]. Для группового

Авторы патента [16] для очистки раствора хлорида

извлечения катионов цветных и тяжелых металлов

лития от примесей кальция и магния использова-

авторы работы [9] рекомендуют использовать катио-

ли винилпиридиновый амфолит. Характеристики

нит Purolite C-104. Использование различных синте-

исходного раствора хлорида лития: массовая кон-

тических промышленных катионитов перспективно и

центрация хлорида лития 122.4 г·дм^-3, хлорида

Исследование возможности очистки раствора хлорида лития от примесей сорбционным методом

1023

кальция 0.0245 г·дм^-3, хлорида магния 0.003 г·дм^-3,

Токем-200, Токем-308/545, КУ-2-8 (производитель

рН раствора 7.9. Согласно данным авторов коэф-

НПО «Токем», Россия); Amberlite IRC 748 (произво-

фициент распределения по кальцию составил 3490.

дитель Rohm and Haas, Франция). Основные физи-

Содержание магния в очищенном растворе состав-

ко-химические свойства используемых катионитов

ляло менее 0.0004 г·дм^-3.

приведены в табл. 1.

Таким образом, проблема очистки солей лития от

Для перевода катионитов в H⁺-форму проводили

химических примесей является весьма актуальной и

двукратную их промывку раствором 2 M HNO₃ при

требует решения. Цель настоящей работы заключа-

соотношении твердой и жидкой фаз 1 : 3 в течение

лась в исследовании эффективности сорбционного

3 ч в статическом режиме. Перемешивание твердой

метода для очистки солей лития (на примере хлорида

и жидкой фаз осуществляли с помощью магнитной

лития) от сопутствующих химических примесей в

мешалки. Затем катиониты промывали деионизиро-

случае малого содержания примесей в растворе по

ванной водой до достижения в фильтрате значения

сравнению с целевым компонентом.

рН среды от 4 до 5 и сушили на воздухе до постоян-

ной массы.

Для перевода катионитов в NH₄₊-форму сорбент в

Экспериментальная часть

H⁺-форме подвергали двухкратной промывке раство-

В настоящей работе для исследования процес-

ром 2.0 М NH₄Cl при соотношении твердой и жидкой

са извлечения лития и примесей из солянокислых

фаз 1 : 50 в течение 2 ч в статическом режиме. Затем

растворов использовали следующие катиониты:

катиониты промывали деионизированной водой до

Purolite S957, Purolite S930 (производитель Purolite

достижения в фильтрате значения рН среды от 4 до 5

International Limited, Великобритания); Токем-140,

и сушили на воздухе до постоянной массы.

Таблица 1

Физико-химические свойства катионитов

Amberlite

Purolite

Характеристика

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

Структура

Макропористая

Гелевая

Матрица

Полистирол-ДВБ*

Стирол-ДВБ*

Акрил-ДВБ*

Стирол-ДВБ*

Тип смолы

Хелатный

Сильно-

Слабо-

Сильнокислотный катионит

кислотный

катионит

Функциональная

-N(СH₂COОH)₂

-P(O)(ОH)₂,

-COОH

-SO₃H

группа

-SO₃H

Ионная форма при

Na⁺

H⁺

H⁺, Na⁺

H⁺

поставке

ПОЕ, не менее

1.35

—

4.3

1.9

1.8

ммоль·см^-3

Насыпной вес, г·см^-3

0.543

0.697

0.800

0.739

0.908

0.923

0.974

Набухание,* %

110

100

240

100

150

Коэффициент

2.1

2.0

3.4

2.0

2.5

набухания

Удельный объем,

3.84

2.87

4.31

2.75

2.71

2.57

см³·г^-1

* ДВБ — дивинилбензол.

** При переводе из сухого состояния во влажное.

1024

Волкова Т. С., Рудских В. В.

Раствор хлорида лития готовили путем растворе-

центрациях. По полученным значениям произведен

ния точной навески соли карбоната лития в растворе

расчет коэффициентов распределения щелочных ме-

11.73 M HCl. Для введения примесных элементов

таллов и коэффициентов разделения лития и примеси

использовали соли требуемых элементов (преимуще-

(табл. 2).

ственно в форме нитратов), точные навески которых

Слабокислотный катионит Токем-200 в H⁺-форме,

предварительно растворяли в деионизированной воде,

как и ожидалось, не сорбирует ионы щелочных ме-

исходя из значения массовой концентрации примеси

таллов (так как сродство катионита к иону H⁺ значи-

в растворе около 200 мг·дм^-3. Полученный раствор

тельно выше, чем к ионам Li⁺, Na⁺ и тем более K⁺).

хлорида лития и примесных элементов помещали в

При использовании данного катионита в NH₄₊-форме

мерную колбу, доводили до метки деионизирован-

коэффициенты разделения α(Li/Na) и α(Li/K) состави-

ной водой. Спустя 1 сут осуществляли фильтрацию

ли 1.2 и 1.4 соответственно, что объясняется большим

раствора через фильтр «синяя лента», полученный

сродством смолы к ионам Na⁺, чем к ионам K⁺.

раствор использовали в качестве раствора-имитатора.

Поведение сильнокислотных сульфоновых ка-

Корректировку значения рН среды при необхо-

тионитов одинаково независимо от марки и ион-

димости осуществляли путем введения 25%-ного

ной формы используемого материала. В частности,

раствора LiOH и раствора 2 M HNO₃.

наблюдается закономерная тенденция увеличения

Сорбцию исследуемых элементов в статических

сродства сорбируемого иона щелочного металла при

условиях проводили путем перемешивания навески

увеличении его (иона) размера (Li⁺< Na⁺ < K⁺), что

катионита массой 0.1 г в воздушно-сухом состоя-

заметно по значениям коэффициентов распределения.

нии с аликвотой раствора-имитатора объемом 10 см³

Однако коэффициенты разделения α(Li/Na) и α(Li/K)

на механическом перемешивающем устройстве. По

при использовании сульфоновых катионитов в NH₄₊-

окончании процесса сорбции твердую и жидкую фа-

форме более высокие (0.7 и 0.4 соответственно), чем

зы разделяли методом декантации и проводили изме-

в H⁺-форме (0.5 и 0.3 соответственно).

рение массовой концентрации исследуемых элемен-

Смешанный катионит Purolite S957 в NH₄₊-форме

тов в растворе масс-спектрометрическим методом с

позволяет получить более высокие значения коэффи-

использованием ICP масс-спектрометра Agilent 7500

циентов разделения α(Li/Na) и α(Li/K) по сравнению

со специализированным прикладным программным

с сульфоновыми катионитами (1.3 для обеих пар ио-

обеспечением ChemStation.

нов), что объясняется наличием помимо фосфоновых

Сорбционный эксперимент проводили в два этапа.

функциональных групп сульфоновых. Следует от-

На первом этапе исследовали сорбционные свойства

метить, что щелочные металлы лучше сорбируются

сорбентов по отношению к ионам щелочных метал-

сульфоновыми катионитами, чем Purolite S957, что

лов, находящихся в водном растворе в сопоставимых

видно при сравнении значений коэффициентов рас-

малых концентрациях [рассчитаны значения коэффи-

пределения. При использовании смешанного катио-

циентов разделения α, статической обменной емкости

нита в H⁺-форме наблюдается низкая селективность

(СОЕ)]. На втором этапе исследовали сорбционную

к ионам щелочных металлов.

способность катионитов по отношению к различным

Хелатные сорбенты в H⁺-форме не сорбируют

примесным ионам в растворах хлорида лития, т. е.

ионы щелочных металлов, а в NH₄₊-форме значения

примеси находятся в водном растворе в малом коли-

коэффициентов разделения α(Li/Na) и α(Li/K) соста-

честве на фоне макроколичеств лития (рассчитаны

вили 1.2 и 1.5 для катионита Amberlite IRC-748 и 1.4

коэффициенты распределения K_d).

и 1.6 для катионита Purolite S930 соответственно.

Количество параллельных экспериментов - 3.

Большую избирательность среди однозарядных ка-

Отклонение значений экспериментальных данных

тионов данные сорбенты проявляют по отношению

от среднего не превышало 20%, что обусловлено

к ионам меньшего радиуса (Li⁺ > Na⁺ > K⁺).

погрешностью масс-спектрометрического метода

Значения СОЕ исследованных сорбентов при про-

анализа.

ведении процесса сорбции из кислого раствора, со-

держащего микропримеси ионов щелочных металлов,

приведены в табл. 3.

Обсуждение результатов

Сорбционную способность катионитов в H⁺- и

Первым этапом являлось исследование сорбци-

NH₄₊-форме исследовали по отношению к различным

онных свойств сорбентов в H⁺- и NH₄₊-форме по

примесным ионам в малых концентрациях в кислых

отношению к ионам щелочных металлов, находя-

растворах хлорида лития (табл. 4, 5). В кислой среде

щихся в водном растворе в сопоставимых малых кон-

примеси находятся преимущественно в растворен-

Исследование возможности очистки раствора хлорида лития от примесей сорбционным методом

1025

Таблица 2

Значения коэффициентов разделения лития и примеси щелочного металла на катионитах

Катионит

Ионная форма

Характеристика

катионита*

Amberlite

Purolite

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

NH₄₊

K_d(Li)

149

K_d(Na)

123

116

131

α(Li/Na)

1.2

1.4

1.3

1.2

0.7

рН_исх

1.7

2.6

1.5

2.6

рН_конеч

7.0

5.9

5.3

7.7

2.9

3.0

K_d(Li)

100

118

168

100

K_d(K)

120

214

170

183

α(Li/K)

1.5

1.6

1.3

1.4

0.5

0.4

рН_исх

2.1

рН_конеч

7.5

7.7

3.5

7.9

3.9

4.0

H⁺

K_d(Li)

0.6

100

K_d(Na)

0.8

167

184

α(Li/Na)

—

0.5

0.6

рН_исх

2.6

2.1

2.6

2.1

рН_конеч

2.7

2.6

2.2

2.5

1.8

2.2

K_d(Li)

K_d(K)

315

188

α(Li/K)

—

0.3

0.2

рН_исх

2.7

2.1

2.7

2.1

рН_конеч

2.8

2.7

2.2

2.5

1.7

2.2

* Исходная концентрация ионов лития, натрия и калия в растворе — 0.013 моль·л^-1.

ном виде. Об этом также свидетельствует отсутствие

Ионы щелочных (Na, K) и щелочноземельных (Ca,

образования осадков при приготовлении раствора

Mg) металлов не сорбируются сильнокислотными ка-

хлорида лития, содержащего примеси.

тионитами в NH₄₊-форме (Токем-140, Токем-308/545,

Таблица 3

Значения СОЕ исследованных катионитов

Условия проведения эксперимента: исходная концентрация ионов лития, натрия и калия в растворе —

0.013 моль·л^-1; масса навески катионита — 0.1 г; объем раствора-имитатора ≈10 см³; исходное

и равновесное значения рН раствора приведены в табл. 2

СОЕ, ммоль·г^-1

Ионная форма

Катион

катионита

Amberlite

Purolite

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

NH₄₊

0.43

0.60

0.43

0.93

0.74

0.57

0.60

0.40

0.41

0.47

0.80

0.70

0.73

0.29

0.44

0.62

0.74

0.92

0.81

0.84

H⁺

0.01

0.08

0.61

0.64

0.46

0.01

0.23

0.81

0.84

0.67

0.05

0.02

0.36

0.03

0.98

0.90

1026

Волкова Т. С., Рудских В. В.

Таблица 4

Значения коэффициентов распределения примесей на стадии сорбции при использовании катионитов

в NH₄₊-форме

Значение K_d на катионитах в NH₄₊-форме, см³·г^-1

Исходная

Элемент

концентрация,*

Amberlite

Purolite

мг·дм^-3

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

242

232

211

226

219

398

263

213

251

222

158

237

143

106

261

353

219

225

рН_конеч

—

1.7

1.8

1.7

3.0

1.4

* Исходная концентрация ионов лития в растворе — 7.5 г·дм^-3, рН исходного раствора — 1.4.

Таблица 5

Значения коэффициентов распределения примесей на стадии сорбции при использовании катионитов

в H⁺-форме

Значение K_d на катионитах в H⁺-форме, см³·г^-1

Исходная

Элемент

концентрация,*

Amberlite

Purolite

мг·дм^-3

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

196

180

159

214

195

427

680

187

256

222

313

175

510

821

1677

775

187

203

рН_конеч

—

1.5

1.4

1.1

1.4

1.0

1.1

1.0

* Исходная концентрация ионов лития в растворе — 7.26 г·дм^-3, рН исходного раствора — 1.5.

Исследование возможности очистки раствора хлорида лития от примесей сорбционным методом

1027

Таблица 6

Значения коэффициентов распределения примесей на стадии сорбции при использовании катионитов

в NH₄₊-форме

Значение K_d на катионитах в NH₄₊-форме, см³·г^-1

Исходная

Элемент

концентрация,*

Amberlite

Purolite

мг·дм^-3

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

142

104

158

100

1100

370

108

136

111

102

150

160

рН_конеч

—

4.7

4.1

5.4

5.9

7.0

6.8

6.5

* Исходная концентрация ионов лития в растворе — 6.8 г·дм^-3, рН исходного раствора — 7.2.

Таблица 7

Значения коэффициентов распределения примесей на стадии сорбции при использовании катионитов

в H⁺-форме

Значение K_d на катионитах в H⁺-форме, см³·г^-1

Исходная

Элемент

концентрация,*

Amberlite

Purolite

мг·дм^-3

Токем-200

Токем-140

Токем-308/545

КУ-2-8

IRC-748

S930

S957

137

129

160

135

121

264

рН_конеч

—

2.5

2.3

1.4

2.2

1.2

1.1

* Исходная концентрация ионов лития в растворе — 7.75 г·дм^-3, рН исходного раствора — 8.2.

1028

Волкова Т. С., Рудских В. В.

КУ-2-8). Остальные примеси также достаточно плохо

(Purolite S957 и Токем-308/545), однако значение СОЕ

сорбируются этими катионитами, исключение со-

невелико. Для удаления примесей щелочноземель-

ставляют лишь Al, Fe и Cr, коэффициенты распреде-

ных металлов (Ca, Mg) наиболее подходят Purolite

ления для которых составляют около 30-40 см³·г^-1.

S957 (в любой из исследуемых форм), Amberlite

Наилучшие показатели среди сильнокислотных ка-

IRC-748 (в H⁺-форме), Токем-308/545 (в H⁺-форме)

тионитов наблюдаются для Токем-308/545.

или Токем-200 (в NH₄₊-форме). Токем-308/545,

Слабокислотный катионит Токем-200 в NH₄₊-

Amberlite IRC-748 и Purolite S957 (все в H⁺-форме)

форме эффективно удаляет из раствора хлорида лития

весьма эффективны для удаления Zn.

примеси Cu, Fe и Cr, хуже K, Ca, Mg, Ni, Zn, Al и Mn.

Для очистки раствора хлорида лития от Mn эффек-

Катионит не сорбирует примеси Na и Ti. Хелатные

тивны хелатные сорбенты (Amberlite IRC-748, Purolite

катиониты (Amberlite IRC-748, Purolite S930) в NH₄₊-

S930), Purolite S957 и Токем-200 (все в NH₄₊-форме).

форме особенно эффективно удаляют примеси Cu и

Fe, для очистки раствора хлорида лития от остальных

Выводы

химических примесей перечисленные катиониты

малопригодны. Смешанный фосфорсодержащий ка-

Проведены экспериментальные работы по иссле-

тионит Purolite S957 в NH₄₊-форме в целом является

дованию возможности очистки хлорида лития от

наиболее эффективным катионитом для решения за-

сопутствующих химических примесей сорбционным

дачи очистки раствора хлорида лития от растворимых

методом. Установлено, что значения коэффициентов

примесей.

распределения примесей на стадии сорбции резко

Следует отметить, что при исследовании эффектив-

изменяются в зависимости от химического состава

ности использования тестируемых сильнокислотных

исходного раствора. В частности, извлечение ионов

катионитов в H+-форме (Токем-140, Токем-308/545,

щелочных металлов (Na, K) невозможно из водных

КУ-2-8) наблюдается сорбция практически всех хи-

многокомпонентных растворов на фоне макроколи-

мических примесей из раствора хлорида лития, одна-

честв лития.

ко коэффициенты распределения невысоки (табл. 5).

Выявлено, что наиболее целесообразно осущест-

Наилучшие показатели среди сильнокислотных кати-

влять очистку раствора хлорида лития в кислой сре-

онитов наблюдаются для Токем-308/545.

де. В этом случае примеси находятся в растворимой

Использование слабокислотного катионита

форме, и их удаление не представляет сложности.

Токем-200 в H⁺-форме для очистки раствора хлорида

Для очистки кислого раствора хлорида лития от

лития позволяет удалить Fe, хуже Zn и Ti. На хелат-

ионов щелочноземельных (Ca, Mg) и переходных

ных катионитах (Amberlite IRC-748, Purolite S930)

металлов (Al, Fe, Cu, Ni, Zn, Ti, Cr, Mn) наиболее пер-

в H⁺-форме сорбируются Cu и Fe (причем в данном

спективным представляется использование сорбента

случае коэффициенты распределения выше, чем при

Purolite S957 в Н⁺-форме. Для удаления из раствора

использовании указанных сорбентов в NH₄₊-форме).

примесей Cu и Fe наиболее эффективны хелатные

Смешанный фосфорсодержащий катионит Purolite

сорбенты (Amberlite IRC-748 и Purolite S930).

S957 в H⁺-форме позволяет удалить большинство

В слабощелочном растворе хлорида лития боль-

растворимых примесей, особенно эффективно про-

шинство примесей переходят в нерастворимое состо-

исходит очистка от крупных трехзарядных катионов

яние и образуют мелкокристаллический осадок. Для

Fe и Al.

удаления растворимых примесей возможно использо-

Было исследовано поведение примесных ионов в

вание катионита Purolite S957 в Н⁺-форме.

слабощелочных растворах хлорида лития (табл. 6, 7).

При смещении величины рН раствора хлорида лития

Конфликт интересов

в слабощелочную область часть примесей переходит

в коллоидное состояние, и в растворе хлорида лития

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

образуется низкокристалличный осадок, содержащий

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

сложные хлориды лития-алюминия, хрома, магния

и др.

Финансирование работы

В растворе хлорида лития в слабощелочной среде

в значимом количестве остаются примеси Na, K, Ca,

Исследование выполнено при финансовой под-

Mg, Zn, Mn. Примеси щелочных металлов (Na, K)

держке Российского фонда фундаментальных иссле-

в указанных условиях плохо удаляются лишь кати-

дований в рамках научного проекта № 18-33-20113

онитами в H⁺-форме, содержащими сульфогруппы

мол_а_вед.

Исследование возможности очистки раствора хлорида лития от примесей сорбционным методом

1029

Информация об авторах

[8] Тимофеев К. Л., Усольцев А. В., Краюхин С. А.,

Мальцев Г. И. // Сорбцион. и хроматогр. процессы.

Волкова Татьяна Сергеевна, к.х.н., ORCID: https://

2015. Т. 15. № 5. С. 720-729.

orcid.org/0000-0002-0560-3041

[9] Чугунов А. С., Нечаев А. Ф. // Изв. СПбГТИ (ТУ).

Рудских Вячеслав Васильевич, ORCID: https://orcid.

№ 28. 2015. С. 20-24.

org/0000-0002-1797-5950

[10] Гуревич П. А., Чаговец А. С., Сазонов А. Б., Бого-

родская М. А. // Вестн. Казан. технол. ун-та. 2013.

Т. 16. № 9. С. 75-77.

Список литературы

[11] Волкова Т. С., Рудских В. В. // ЖОХ. 2017. Т. 87.

[1] Смирнова Л. Г., Смирнов А. К. // Вестн. Технол. ун-

№ 3. С. 503-512 [Volkova T. S., Rudskikh V. V. // Russ.

та. 2017. Т. 20. № 10. С. 11-13.

J. Gen. Chem. 2017. V. 87. N 3. P. 506-514].

[2] Касиков А. Г., Арешина Н. С., Мальц И. Э., Зинке-

[12] Попов Г. В. // Геология, география и глобальная

вич Т. Р., Михайленко М. А. // Сорбцион. и хрома-

энергия. 2018. № 4. С. 18-21.

тогр. процессы. 2011. Т. 11. № 5. С. 689-693.

[13] Левченко Л. М., Муратов Е. П., Александров А. Б.,

[3] Смирнов А. К., Смирнова Л. Г., Абзальдинов Х. С. //

Степанов В. И., Лях А. Г., Митькин В. Н., Шавин-

Вестн. Технол. ун-та. 2016. Т. 19. № 13. С. 5-7.

ский Б. М. // Химия в интересах устойчив. разви-

[4] Пимнева Л. А., Нестерова Е. Л. // Изв. вузов. Нефть

тия. 2012. Т. 20. № 1. С. 105-109.

и газ. 2011. № 1. С. 75-79.

[14] Пат. РФ 2247695 (опубл. 2005). Способ получения

[5] Пимнева Л. А., Нестерова Е. Л. // Вестн. Омск.

спектрально-чистого карбоната лития.

ун-та. 2011. № 2. С. 130-134.

[15] Пат. РФ 2330810 (опубл. 2008). Способ очистки

[6] Соколова Ю. В., Пироженко К. Ю. // Сорбцион. и

хлорида лития.

хроматогр. процессы. 2015. Т. 15. № 4. С. 563-570.

[16] Пат. РФ 2232714 (опубл. 2004). Способ очистки

[7] Тимофеев К. Л., Усольцев А. В., Мальцев Г. И.,

хлорида лития.

Тутубалина И. Л. // Химия в интересах устойчив.

развития. 2015. Т. 23. № 3. С. 273-278.