МИРЭА – Российский технологический университет, Институт тонких химических технологий имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия

Т. М. Буслаева, профессор, докт. хим. наук, эл. почта: buslaevatm@mail.ru
Е. В. Волчкова, доцент, канд. хим. наук, эл. почта: volchkovaev@bk.ru

АО «НПК «Суперметалл», Москва, Россия

И. В. Борягина, заместитель начальника Испытательной лаборатории, эл. почта: irinaboryagina@mail.ru

В статье рассмотрена сорбция ионов палладия(II) и ионов цветных металлов — меди и никеля, обычно присутствующих в хлоридных технологических растворах, на кремнеземах марок Силохром (С) и Davisil (D), химически модифицированных N- и S-содержащими органическими соединениями. Определено, что в статических условиях время достижения постоянных значений сорбции составляет 2–5 мин. Установлено, что рост концентрации HCl в растворах приводит к существенному снижению сорбции ионов палладия(II) и цветных металлов для всех типов сорбентов. Влияние солевого фона на сорбцию палладия(II) незначительно. На основании совокупности данных, включающих исследования зависимости сорбции ионов палладия(II) азотсодержащими сорбентами от различных условий, построения изотерм сорбции и исследования фаз сорбентов, насыщенных ионами палладия, методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), сделан вывод, что сорбция комплексов Pd(II) протекает за счет электростатического взаимодействия c протонированными атомами азота функциональных групп сорбентов, а также за счет донорно-акцепторного связывания атомов азота с ионами Pd(II). Сделан вывод, что из-за низких значений сорбции исследуемых ионов азотсодержащими кремнеземами их применение нецелесообразно, и для выделения палладия из растворов сложного состава рекомендовано использовать высокоселективные серосодержащие сорбенты, в частности кремнезем, модифицированный тиосалициловой кислотой (ТСК-D). Установлено, что на стадии сорбции этим сорбентом в динамическом режиме происходит совместная сорбция ионов Pd(II), Cu(II), Ni(II) из модельных растворов, причем 99,99 % палладия переходит в фазу сорбента. На стадии промывки 0,1 моль/л HCl удаляются остатки исходного раствора и десорбируются ионы меди(II) и никеля(II). При элюировании аммиачным буферным раствором (рН = 10) образуется элюат, содержащий, % (мас.): для пары Pd(II) – Сu(II) (в пересчете на металл) > 99,97 Pd и < 0,03 Cu(II), а для системы Pd(II) – Ni(II) — 99,99 Pd и < 0,01 Ni.

1. Lee J. C., Kurniawan Hong H. J. et al. Separation of platinum, palladium and rhodium from aqueous solutions using ion exchange resin: A review. Separation and Purification Technology. 2020. No. 246. 116896. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116896
2. Ehrliсh G. V., Buslaeva T. M., Maryutina T. A. Trends in sorption recovery of platinum metals: a critical survey. Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2017. Vol. 62, No. 14. pp. 1797–1818. DOI: 10.1134/S0036023617140030
3. Lisichkin G. V., Olenin A. Y. Chemically modified silica in sorption-instrumental analytical methods. Russ. J. Gen. Chem. 2021. Vol. 91. pp. 870–889. DOI: 10.1134/S1070363221050182
4. Myasoedova G. V., Мokhodoeva O. B., Kubrakova I. V. Trends in sorption preconcentration combined with noble metal determination. Analytical Sciences. 2007. Vol. 23, No. 9. pp. 1031–1039. DOI: 10.2116/analsci.23.1031
5. Petrov G. V., Boduen A. Ya., Fokina S. B., Zotova I. E. Behaviour of iridium and ruthenium complexes during sorption in sulphuric acid medium. Tsvetnye Metally. 2020. No. 3. pp. 39–42.
6. Egorov S. A., Blokhin A. A., Murashkin Yu. V., Tatarnikov A. V. Extraction of rhodium from multicomponent chloride solutions by sorption. Tsvetnye Metally. 2020. No. 3. pp. 74–78.
7. Buslaeva T. M., Volchkova E. V., Boryagina I. V. Sorption of rhodium(III) chloride complexes by silica chemically modified with γ-aminopropyltriethoxysisilane groups. Tsvetnye Metally. 2022. No. 6. pp. 37–44.
8. Asere G., Mincke S., Folens K. et al. Dialdehyde carboxymethyl cellulose cross-linked chitosan for the recovery of palladium and platinum from aqueous solution. React. and Functional Polymers. 2019. Vol. 141. pp. 145–154. DOI: 10.1016/j.reactfunctpolym.2019.05.008
9. He L., Liu Y., Shi P. et al. Energy harvesting and Pd(II) sorption based on organic-inorganic hybrid perovscites. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. Vol. 12, No. 48. pp. 53799–53806. DOI: 10.1021/acsami.0c16180
10. Li H., Wu F., Pan Y. et al. Selective capture of palladium(II) from highly acidic solution by proline-valinol amide functionalized silica nanoparticles. Colloids and Surfaces A: Physicochem and Eng. Aspects. 2022. Vol. 648. 129374. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.129374
11. Sato T., Abe S., Ito S., Abo T. Silk fibroin fiber for selective palladium adsorption: Kinetic, isothermal and thermodynamic properties. J. of Envirom. Chem. Eng. 2019. Vol. 7, No. 2. 102958. DOI: 10.1016/j.jece.2019.102958Get
12. Dobrzynska J., Dobrowolski R., Olchowski R. et al. Palladium adsorption and preconcentration onto thiol- and amine-functionalized mesoporous silicas with respect to analytical applications. Microporous and Mesoporous Mater. 2019. Vol. 279. pp. 127–137. DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.07.038

13. Amorim D., Costa B., Martinez D. Biosorption of Pd(II) from aqueous solution using leaves of moringa oleifera as a low-cost biosorbent. Bioactivitie. 2023. Vol. 1, No. 1. DOI: 10.47352/bioactivities.2963-654X.181
14. Losev V. N., Elsufiev E. V., Buyko O. V., Trofimchuk A. K. et al. Extraction of precious metals from industrial solutions by the pine (Pinus sylvestris) sawdust-based biosorbent modified with thiourea groups. Hydrometallurgy. 2018. Vol. 176. pp. 118–128. DOI: 10.1016/j.hydromet.2018.01.016
15. Haribandhu Chaudhuri, Che-Ryong Lim, Yeoung-Sang Yun. Polyethylenimine functionalized sulfur-containing POSS-based dendritic adsorbent for highly efficient and selective capturing of precious metal ions. Desalination. 2023. Vol. 566. 116925. DOI: 10.1016/j.desal.2023.116925
16. Shuo Lin, John Kwame Bediako, Chul-Woong Cho, Myung-Hee Song et al. Selective adsorption of Pd(II) over interfering metal ions (Co(II), Ni(II), Pt(IV)) from acidic aqueous phase by metal-organic frameworks. Chemical Engineering Journal. 2018. Vol. 345. pp. 337–344. DOI: 10.1016/j.cej.2018.03.173
17. Abd-Elhamid A. I., Abu Elgoud E. M., Aly H. F. Adsorption of palladium from chloride aqueous solution using silica alginate nanomaterial. International Journal of Biological Macromolecules. 2023. Vol. 253. 126754. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2023.126754
18. Perez Jeffrey Paulo H., Folens Karel, Leus Karen et al. Progress in hydro metallurgical technologies to recover critical raw materials and precious metals from low-concentrated streams. Resources, Conservation & Recycling. 2019. Vol. 142. pp. 177–188. DOI: 10.1016/j.resconrec.2018.11.029
19. Zhenxiong Ye, Huidi Zhang, Xujie Chen, Lifeng Chen et al. Silicasupported thiourea resin for efficient recovery of Pd(II): Batch, column and mechanism study. Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 423. 138684. DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138684
20. Kononova O. N., Duba E. V., Shnayder N. I., Pozdnyakova I. A. Sorption recovery of palladium (II) and platinum (IV) from hydrochloric acid solutions. Journal of Siberian Federal University. Chemistry. 2018. Vol. 11. pp. 6–17. DOI: 10.17516/1998-2836-0054
21. Rzelewska M., Regel-Rosocka M. Wastes generated by automotive industry – Spent automotive catalysts. Physical Sciences Reviews. 2018. Vol. 3, Iss. 8. DOI: 10.1515/psr-2018-0021
22. Mirzaev N. A., Marinova A. P., Mammadov Kh. F., Temerbulatova N. T. et al. Sorption of metal ions on an anion-exchange resin in an ammonium acetate solution. Russian Journal of Physical Chemistry A. 2020. Vol. 94. pp. 1190–1194. DOI: 10.1134/S0036024420060175
23. Sengupta S., Sahoo M., Sravani V. V. et al. Highly efficient post-synthetically modified UiO-66 MOF for the extraction of Pd(ii) from aqueous solutions: experimental and theoretical studies. New Journal Chemistry. 2023. Vol. 47. pp. 14921–14932. DOI: 10.1039/D3NJ02770H
24. Goc K., Benke G., Kluczka J., Pianowska K. et al. Influence of static sorption parameters on the recovery of precious metals from wastes of the refining processes. Ind. Eng. Chem. Res. 2023. Vol. 62. pp. 8163–8173. DOI: 10.1021/acs.iecr.3c00734
25. Hubicki Z., Zinkowska K., Wójcik G. A new impregnated adsorbent for noble metal ion sorption. Molecules. 2023. Vol. 28, No. 16. 6040. DOI: 10.3390/molecules28166040
26. Izatt S. R., Izatt N. E., Bruening R. L., Dale J. B. Achievements of molecular recognition technology in the hydrometallurgy. Tsvetnye Metally. 2011. No. 3. pp. 55–61.
27. Brauer G. Manual of inorganic synthesis in 6 volumes. Vol. 5. Moscow : Mir, 1985. 360 p.
28. Bodnar N. M., Buslaeva T. M., Ehrlich G. V. et al. Sorption of iridium complexes with supported ionic liquids. Russ. Journal of Inorganic Chemistry. 2021. Vol. 66. No. 4. pp. 586–593. DOI: 10.1134/S0036023621040045
29. Buslaeva T. M., Ehrlich G. V., Volchkova E. V. et al. Complexation during sorption of palladium(II) ions by chemically modified silica. Russ. Journal of Inorganic Chemistry. 2022. Vol. 67, No. 8. pp. 1191–1202. DOI: 10.1134/S0036023622080058
30. Buslaeva T. M., Bodnar N. M., Gromov S. P. et al. Role of macrocyclic effect in complex formation of palladium(II) with ligands anchored on a solid support. Russ. Chem. Bull. 2018. Vol. 67. pp. 1190–1195. DOI: 10.1007/s11172-018-2200-x
31.Ehrlikh G. V., Buslaeva T. M., Maryutina T. A. et al. Sorbent and its use for extraction of palladium ions. Patent RF, No. 2698656. Applied: 25.02.2019. Published: 28.08.2019.
32. Ehrlikh G. V., Buslaeva T. M., Maryutina T. A. et al. Method for selective extraction of platinum ions from chloride solutions. Patent RF, No. 2703011. Applied: 30.04.2019. Published: 15.10.2019.
33. Boryagina I. V., Volchkova E. V., Buslaeva T. M., Vasilyeva M. V. et al. Sorption of the chloride complexes of palladium and platinum by the chemically modified silica. Tsvetnye Metally. 2012. No. 5. pp. 59–64.
34. Nefedov V. I. X-ray electron spectroscopy of chemical compounds. Reference book. Moscow : Khimiya, 1984. 255 p.
35. Lisitsyn A. S., Parmon V. N., Duplyakin V. K., Likholobov V. A. Current problems and prospects for the development of research in the field of supported palladium catalysts. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal. 2006. Vol. 50, No. 4. pp. 140–153.
36. Diaz-Aunon J. A., Garcia-Martinez J., Roman-Martinez M. C., Salinas-Martinez de Lecea C. Highly active catalyst from [PdCl₂(NH₂(CH₂)₁₂CH₃)₂] on NH4ZSM-5. Catalysis Letters. 2001. Vol. 76, No. 1-2. pp. 41–43.
37. Ivanova A. S., Slavinskaya E. M., Stonkus O. A. et al. Low-temperature oxidation of carbon monoxide on (Mn1 – xMx)O2 (M = Co, Pd) catalysts. Kinetika i kataliz. 2013. Vol. 54, No. 1. pp. 85–99. DOI: 10.7868/S0453881113010085
38. Boronin A. I., Slavinskaya E. M., Danilova I. G. et al. Investigation of palladium interaction with cerium oxide and its state in catalysts for low-temperature CO oxidation. Catalysis Today. 2009. No. 144. pp. 201–211. DOI: 10.1016j.cattod.2009.01.035
39. Orysyk S. I., Bon V. V., Zholob O. A. et al. Rhodium(III), Palladium(II), and Platinum(II) complexes with 2-(2-hydroxybenzoyl)-N-methylhydrazinecarbothioamide: Syntheses, structures, and spectral characteristics. Russian Journal of Coordination Chemistry. 2014. Vol. 40. No. 3. pp. 160–170. DOI: 10.1134S1070328414030063
40. L’Argentiere P. C., Liprandi D. A., Cagnola E. A., Figoli N. S. [PdCl₂(NH₂(CH₂)₁₂CH₃)₂] supported on γ-Al₂O₃ as catalyst for selective hydrogenation. Catalysis Letters. 1997. Vol. 44. pp. 101–107. DOI: 10.1023/A:1018912705907
41. Gmelin handbook of inorganic chemistry. Palladium. Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris : Springer-Verlag, 1989. 354 р.