ИСТИНА

Проект направлен на разработку метода «зеленой экстракции» платиновых металлов двухфазными водно-полимерными системами (ДВПС). В рамках проекта будут экспериментально изучены влияние комплексообразователя на фазовые равновесия ДВПС и межфазное распределение металлов в ДВПС. Целью проекта является построение термодинамического описания многокомпонентной системы вода–полимер–соль–комплексообразующий компонент–соль ПМ, которое позволит рассчитать фазовые равновесия в этой системе при любом соотношении компонентов, а также оптимизировать состав экстракционных систем и рабочих режимов экстрации.

The project is aimed to treatment of fundamental problem of development of methods of “green” extraction of the salts of platinum metals (PM) using aqueous two-phase water-polymeric systems of type of water – polymer – phase-forming salt – salt of complex-forming component – salt of PM (Pd, Pt). Such the systems do not contain environmentally hazardous components. Existing investigations proved their effectiveness for extraction and separation of metals. To achieve this aims the experimental investigations of phase equilibria in the systems of various dimensions and the methods of thermodynamic modeling of phase equilibria will be used complementary. Published results of experimental investigation and thermodynamic modeling of the equilibria in the ternary water – polyethylenglycol – ammonium sulphate will be supplemented by the results of this Project for experimental investigations of the influence of complex-forming component on the equilibria in two-phase water-polymer system as well as of distribution of PM ions between phases in the quaternary water – polyethylenglycol – phase-forming salt (ammonium sulphate) – salt of complex-forming component. For the first time the thermodynamic description of the multi-component system water – polyethylenglycol – phase-forming salt (ammonium sulphate) – salt of complex-forming component – salt of target component (PM) will be obtained. This description should enable the calculation of phase equilibria at arbitrary ratios of components of the system, determine positions of miscibility gap, as well as to calculate the distribution coefficients of target components between aqueous and polymer-enriched phases.

1. будут получены новые экспериментальные данные по влиянию комплексообразующих компонентов на фазовые равновесия в двухфазной водно-полимерной системе; а также экспериментальные данные по межфазному распределению платиновых металлов из индивидуальных растворов в двухфазных водно-полимерных системе, в присутствии комплексообразующего компонента. Результаты этих исследований могут быть востребованы при решении прикладных задач – при выборе комплексообразующих агентов, обеспечивающих необходимую степень извлечения в водно-полимерных системах различного состава и при разработке экстракционных процессов извлечения и разделения солей платиновых металлов. Кроме того, эти результаты будут использованы нами при параметризации термодинамических моделей фаз в многокомпонентных системах вода – полимер – соль-фазообразователь – соль комплексообразующего компонента – соль платинового металла. 2. Будет предложена (выбрана из имеющихся в литературе или разработана новая) термодинамическая модель, позволяющая описывать термодинамические свойства фаз и фазовые равновесия в многокомпонентных (4-х и 5-ти) системах на основе ДВС, содержащих соли комплексообразующего и целевого компонентов и определены ее параметры. Разработка такой модели имеет практическое значение – позволяет рассчитывать экстракционные системы различного состава для конкретных условий эксперимента. Кроме того, получение согласованного описания систем высокой размерности, учитывающее взаимодействия между компонентами различного типа полимер – электролит, является одной из фундаментальных задач современной химии и технологии экстракционных процессов. 3. Планируется провести апробацию полученных результатов на авторитетных научных форумах (конференции CALPHAD XLVII (2019 г.), RCCT-2019 и др.), а также опубликовать их в ведущих журналах по данной тематике.

Имеющийся у авторского коллектива научный задел по предлагаемому проекту основан на многолетнем опыте экспериментального изучения и термодинамического моделирования фазовых равновесий в многокомпонентных системах на основе благородных металлов. Авторами экспериментально установлены фазовые равновесия в большом количестве бинарных-, тройных- и четверных системах. А также выполнено термодинамическое описание этих систем, с использованием различных термодинамических моделей фаз. Для моделирования фазовых равновесий в четырехкомпонентной системе авторы разрабатывали собственный программный продукт. [Ptashkina E.A., Romanova A.G., Pavlenko A.S., Kabanova E.G.,Kuznetsov V.N. Phase Equilibria in the Ag–Au–In System at 500°C. // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2017. 91. 265-268. DOI 0.1134/S0036024417020236; Kareva Maria A., Kabanova Elizaveta G., Kuznetsov Viktor N. Revision of assessment of the Pd-Sn binary: replacing of polynomial description of liquid by association model.// CALPHAD. 2015. 51. P. 381. DOI 10.1016/j.calphad.2015.01.117.] Кроме того, членами авторского коллектива проведены оригинальные исследования в области жидкостной экстракции скандия и прогнозирования экстракционной способности фосфорорганических соединений с использованием квантово-химических методов. [М. А. Степанова (Карева), С. А. Семенов, А. Н. Туранов. Прогнозирование экстракционной способности фосфиновых кислот по отношению к скандию с использованием квантово-химических методов. Журнал Неорганической Химии, 2010, том 55, № 3, с. 1–6.] Также среди участников коллектива имеется специалист в области аналитического определения и извлечения палладия из отработанных катализаторов. Что, несомненно, усилит возможности коллектива в части экспериментальных исследований [Cорбция хлоридных комплексов палладия и платины химически модифицированными кремнеземами/ И.В. Борягина, Е.В. Волчкова, Т.М. Буслаева, М.В. Васильева, Г.В.Эрлих// Цветные металлы – 2012. – Т.5. – с.59 – 64]

Экспериментально изучены фазовые равновесия в многокомпонентной системе ПЭГ1500–Na2SO4– Na+, H+|| SO42–, Cl–. Построены бинодали расслоения и определены составы равновесных фаз при различном содержании NaCl (соли комплексообразующего компонента) и различной концентрации кислот. Изучено межфазное распределение палладия в ДВПС ПЭГ1500–Na2SO4– Na+, H+|| SO42–, Cl–. Установлена зависимость коэффициента распределения палладия в ДВПС в зависимости от начальной концентрации палладия, времени контакта фаз, концентрации хлорида и сульфата натрия, а также рН. Термодинамическое моделирование фазовых равновесий в многокомпонентной системе ПЭГ1500 –вода – Na+, H+|| SO42–, Cl– проводилось с помощью обобщенной модели Питцера с использованием группового описания полимера. Параметры тройных взаимодействий модели Питцера определялись по полученным в настоящем исследовании экспериментальным данным по фазовым равновесиям. Параметры бинарных взаимодействий и часть параметров тройных взаимодействий были взяты из литературных источников. Результаты расчета и экспериментальных исследований находятся в хорошем согласием.