Влияние типов функциональных групп в ионообменных смолах на извлечение редкоземельных элементов из очищенных кислых шахтных вод

Ионообменные (ИО) смолы, содержащие одну функциональную группу (сульфоновую или аминфосфоновую) либо две функциональные группы (сульфоновую и фосфоновую), были исследованы для селективного извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из кислых шахтных вод (КШВ). Состав раствора КШВ, комплексообразующие свойства функциональных групп и кислотность изучались как ключевые параметры концентрирования и разделения РЗЭ и переходных элементов (ПЭ). Для обеспечения извлечения РЗЭ из КШВ необходимо было удалить железо; поэтому КШВ обрабатывали растворами NaOH до достижения pH 3,9, при котором Fe(III) селективно удалялось (≤99%) осаждением швертманнита. Ионообменная смола с одной функциональной группой, содержащая сульфоновые группы, продемонстрировала более высокую эффективность извлечения РЗЭ и коэффициенты разделения по сравнению с бифункциональной смолой, содержащей сульфоновые и фосфоновые группы. Коэффициенты концентрирования РЗЭ от 30 до 40 были достигнуты при использовании циклов регенерации с H2SO4. Аминфосфоновая смола характеризовалась более низкими коэффициентами разделения РЗЭ и ПЭ, чем две смолы, содержащие сульфоновые группы. Эффективность ионообменных смол повышалась при регулировании кислотности в соответствии с реакционной способностью функциональных групп; регулирование pH в диапазоне 0,5–2,0 обеспечивало наибольший коэффициент разделения РЗЭ/ПЭ для монофункциональной сульфоновой смолы, за которой следовала бифункциональная смола. Включение цикла элюирования с использованием смесей Na2-ЭДТА/NH4Cl значительно увеличивало коэффициенты концентрирования РЗЭ; для легких редкоземельных элементов (ЛРЗЭ) с помощью монофункциональной сульфоновой смолы были достигнуты коэффициенты концентрирования до 260.