Wydzielanie cynku(II) z roztworów chlorkowych metodami ekstrakcyjnymi i membranowymi
[ 1 ] Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ D ] phd student
[ 1 ] Instytut Technologii i Inżynierii Chemicznej, Wydział Technologii Chemicznej, Politechnika Poznańska | [ E ] pensioner
EN Removal of Zn(II) from chloride solutions with extraction methods and membrane
polish
- ekstrakcja cynku(II)
- polimerowe membrany inkluzyjne
- czwartorzędowe sole
- Zinc(II)extraction
- polymer inclusion membranes
- quaternary salts
PL Celem badań przedstawionych w pracy jest wydzielanie jonów cynku(II) z roztworów chlorkowych za pomocą ekstrakcji ciecz-ciecz oraz w układzie polimerowych membran inkluzyjnych z wykorzystaniem związków należących do grupy czwartorzędowych soli organicznych, tak zwanych cieczy jonowych. W pierwszym etapie prac badawczych na drodze reakcji wymiany jonowej z chlorków czwartorzędowych metylotrioktyloamoniowy, triheksylo(tetradecylo)-fosfoniowym oraz 1-butylo-3-metyloimidazoliowym, otrzymano 18 związków, które zindentyfikowano na drodze analizy spektroskopowej wykonano widma protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego. Drugim etapem pracy było przebadanie otrzymanych związków pod kątem zdolności ekstrakcyjnych cynku(II). Przeprowadzono szereg badań ekstrakcji ciecz-ciecz z wykorzystaniem otrzymanych związków, określono procent ekstrakcji oraz czas po którym ustala się stan równowagi. Wyznaczono izotermy ekstrakcji i wybrano odpowiednią fazę reekstrakcyjną. Jako najlepszy układ badawczy wybrano roztwór fazy organicznej zawierającej jako ekstrahent chlorek triheksylo(tetradecylo)fosfoniowy i jako fazę reekstrakcyjną – 1 M roztwór kwasu siarkowego(VI). Wybór ten został podyktowany względami ekonomicznymi oraz możliwością późniejszego wydzielenia metalicznego cynku na drodze elektrolizy. W trzecim etapie badań wykorzystano układ polimerowych membran inkluzyjnych PIM do badań transportu Zn(II), ze względu na możliwość przeprowadzenia ekstrakcji i reekstrakcji jednocześnie i bez konieczności stosowania roztworów organicznych. Zastosowano membrany z matrycą z trioctanu celulozy lub poli(chlorku winylu) oraz różne plastyfikatory (eter o-nitrofenylooktylowy, ftalan dibutylu, ftalan dioktylu). Określono optymalny skład membrany do prowadzenia procesu transportu cynku(II): CTA – 27%, ONPOE – 52%, PQCl – 21%. Wyznaczono podstawowe parametry badanych membran (grubość, strumień początkowy Zn(II), współczynnik przepuszczalności oraz współczynnik odzysku Zn(II)). Zbadano również zdolność transportu Fe(II) i Fe(III) i podjęto próbę rozdziału mieszaniny Zn(II) i Fe(III). Uzyskano zadawalające wyniki rozdziału. Wartości parametrów transportu żelaza(III) są o rząd wielkości większe w porównaniu do cynku(II), co pozwala na częściowe oddzielenie jonów żelaza z mieszaniny.
EN The aim of the research is removal of Zn(II) ions from chloride solutions with the aid of liquid-liquid extraction and polymer inclusion membranes, using ionic liquids. First 18 salts, including methyltrioctylammonium, trihexyl(tetradecyl)phosphonium and 1-butyl-3-methylimidazolium were obtained through ion exchange reaction. The products were identified by NMR spectroscopy. In the next stage the prepared compounds were examined in terms of Zn(II) extractive abilities. Liquid-liquid extraction with the aid of the obtained compounds was carried out. The percentage extraction and period of time after equilibrium state is established were determined. Extraction isotherms were established and appropriate stripping phase was chosen. Taking the economical issues and further possibility to separation of metalic zinc via electrolysis process into account, trihexyl(tetradecyl)phosphonium chloride as an extractant and 1 M sulfuric acid as stripping phase were found to be the optimal mixture. Finally, the polymer inclusion membranes system was applied for Zn(II) transport. Membranes with cellulose triacetate (CTA) or poly(vinyl chlroide) (PVC) as a matrix and different plasticizers (2-nitrophenyloctyl ether, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate) were used. Optimal membrane composition for Zn(II) transport was as follows: CTA – 27%, ONPOE – 52%, PQCl – 21%. Basic parameters of the studied membranes (thickness, initial flux of Zn(II), permeability coefficient and recovery factor of Zn(II)) were determined. Transport of Fe(II) and Fe(III) was also studied and an attempt to separate a mixture of Fe(II) and Fe(III) was made. Satisfactory results of separation were obtained. Parameter values of Fe(III) transport are higher about order of magnitude in comparison to Zn (II), which allows to separate partially Fe ions from the mixture.
187
other engineering sciences and technologies
chemical technology
DrOIN 1754
public
Jerzy Gęga
Częstochowa, Polska
31.08.2016
polish
public
Władysław Walkowiak
Wrocław, Polska
10.08.2016
polish
public
dissertation
Poznań, Polska
06.12.2016
Rada Wydziału Technologii Chemicznej Politechniki Poznańskiej
doktor nauk chemicznych w dyscyplinie: technologia chemiczna