Separation of Platinum Metals by Sorption on Chemically Modified Silica

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article reflects the latest achievements of the platinum metals school, established more than half a century ago at the Bolshakov Department of Chemistry and Technology of Rare Elements. The paper considers the physicochemical basis of the process of separating metals of the platinum group with similar properties by sorption on mesoporous silica grafted with nitrogen- and sulfur-containing organic molecules under dynamic conditions. The optimal conditions for the selective separation of Pd(II), Pt(IV), and Rh(III) ions in the process of sorption/desorption from model solutions of complex composition and their separation from accompanying ions of non-ferrous and noble metals have been identified. A scheme for processing technological solutions has been proposed and tested on a laboratory scale, ensuring the production of eluates of the specified metals with a target component content of 99%.

About the authors

T. M Buslaeva

MIREA – Russian Technological University

Email: buslaevatm@mail.ru
Moscow, Russian Federation

E. V Volchkova

MIREA – Russian Technological University

Moscow, Russian Federation

E. V Kopylova

MIREA – Russian Technological University

Moscow, Russian Federation

References

  1. Brusseau M.L., Chorover J. Chemical Processes Affecting Contaminant Transport and Fate // Tnviron and Pollution Science (3 Ed): Academ Press, 2019. P. 113.
  2. Костанян А.Е., Вошкин А.А. Анализ процессов экстракционного и хроматографического разделения в каскаде смесительно-отстойных экстракторов // Теорет. основы хим. технологии. 2023. Т. 57. № 5. С. 524. [Kostanyan A.E., Voshkin A.A. Analysis of extraction and chromatographic separation processes in a cascade of mixing and settling extractors // Theor. Found. Chem. Eng. 2023. V. 57. № 5. P. 808.]
  3. Kostanyan A.E. and Voshkin A.A. Analysis of extraction and chromatographic separation processes in a cascade of mixing and settling extractors. Theor. Found. Chem. Eng. 2023, vol. 57, no. 5, p. 808. (In Russ.)
  4. Macena M., Pereira H, Cruz-Lopes L. et al. Competitive Adsorption of Metal Ions by Lignocellulosic Materials: A Review of Applications, Mechanisms and Influencing Factors // Separations. 2025. V. 12. № 3. Р. 70.
  5. He M., Zhang Zh., Wang M. et al. A review of hydroxyapatite synthesis for heavy metal adsorption assisted by machine learning // J. of Haz. Mater. 2025. V. 481. 136525.
  6. Meiichuan Y., Zhuang Sh., Wang J. Adsorption of heavy metals by biochar in aqueous solution: A review // Sc. of Total Envir. 2025. V. 968. 178898.
  7. Егоров, С.А, Турцева И.А., Блохин А.А., Михайленко М.А. Ионообменное извлечение родия из растворов с высокой концентрацией хлорида аммония // Цветные металлы. 2022. № 8. С. 27.
  8. Egorov S.A., Turtseva I.A., Blokhin A.A., Mikhailenko M.A. Ion exchange recovery of rhodium from strong ammonium chloride solutions // Non-ferrous metals. 2022. № 8. Р. 27.
  9. Elwakeel Khalid Z., Mohammad Rihab M., Alghamdi Huda M., Elgarahy Ahmed M. Hybrid adsorbents for pollutants removal: A comprehensive review of chitosan, glycidyl methacrylate and their composites // J. of Mol. Liquids. 2025. V. 426. 127262.
  10. Габрин В.А., Никифорова Т.Е., Козлов В.А., Разговоров П.Б. Концентрирование ионов тяжелых металлов из водных сред в динамических условиях с использованием композитного сорбента на основе хитозана и диоксида кремния // Тонкие химические технологии. 2024. Т. 19. № 3. С. 183.
  11. Gabrin V.A., Nikiforova T.E., Kozlov V.A., Razgovorov P.B. Concentration of heavy metal ions from aqueous media under dynamic conditions using a composite sorbent based on chitosan and silicon dioxide // Fine Chemical Technologies. 2024, vol. 19, no 3, p. 183.
  12. Lisichkin G.V., Olenin A.Y. Chemically modified silica in sorption-instrumental analytical methods // Russian Journal of General Chem. 2021. V. 91. № 5. P. 870.
  13. Лисичкин Г.В., Оленин А.Ю. Химически модифицированные кремнеземы в сорбционно-инструментальных методах анализа // Ж. общей химии. 2021. Т. 91. № 5. С. 794.
  14. Hosseinzadeh M, Petersen J. Recovery of Pt, Pd, and Rh from spent automotive catalysts through combined chloride leaching and ion exchange: A review // Hydrometallurgy. 2024. V. 228. 106360.
  15. Losev Vladimir N., Borodina Elena, Buiko Olga V. et al. Highly selective adsorbents on silica gel chemically modified with sulfur-containing groups of arched structure for preconcentration and determination of palladium(II) in products of processing of sulfide copper-nickel ore // Microchem. J. 2023. V. 195. P. 109452.
  16. Losev Vladimir N., Elsuf’ev Evgeney, Borodina Elena et.al. Silicas Chemically Modified with Suifur-Containing Groups for Separation and Preconcentration of Precious Metals Followed by Spectrometric Determination // Minerals. 2021. V. 11. No. 5. P. 481.
  17. Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии / Под ред. Г.В. Лисичкина. М.: Химия, 1986.
  18. Modified Silica in Sorption, Catalysis, and Chromatography. Edited by G.V. Lisichkin. M.: Chemistry, 1986. (In Russ.)
  19. Химия привитых поверхностных соединений / Под ред. Г.В. Лисичкина. М.: Физматлит, 2003.
  20. Chemistry of grafted surface compounds. Edited by G.V. Lisichkin. Moscow: Fizmatlit, 2003. (In Russ.)
  21. Lisichkin G.V. Chemical Modification оf Mineral Surfaces: Brief Sketch оf Formation аnd Development // Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 2. Chemistry. 2024. T. 65. № 5. S. 408.
  22. Ehrlich G.V., Lisichkin G.V. Sorption in the Chemistry of Rare Earth Elements // Russ. J. of General Chem. 2017. V. 87. № 6. P. 1220.
  23. Эрлих Г.В., Лисичкин Г.В. Сорбция в химии редкоземельных элементов. 2017. Т. 87. № 6. С. 1001.
  24. Холин Ю.В., Зайцев В.Н. Комплексы на поверхности химически модифицированных кремнеземов // Харьков, изд-во Фолио, 1997.
  25. Kholin Yu.V. and Zaitsev V.N. Complexes on the surface of chemically modified silica. Kharkov, Folio Publishing House, 1997. (In Russ.)
  26. Tikhomirova T.I., Fadeeva V.I., Kudryavtsev (Ehrlich) G.V. et al. Sorption of noble-metal ions on silica with chemically bonded nitrogen-containing ligands // Talanta. 1991. Vol. 38. № 3. P. 267.
  27. Голубев В.Б., Кудрявцев (Эрлих) Г.В., Юдин А.В. и др. Исследование комплексообразования ионов меди химически модифицированными кремнеземами методом ЭПР // Журн. физ. химии. 1985. Т. 59. № 11. С. 2804.
  28. Golubev V.B., Kudryavtsev (Ehrlikh) G.V., Yudin A.V. et al. Issledovanie kompleksoobrazovaniya ionov medi himicheski modifitsirovannymi kremnezemami metodom EPR // Z. fizicheskoy himii. 1985. T. 59. № 11. S. 2804.
  29. Буслаева Т.М., Дробот Д.В. Технология «молекулярного распознавания» в аффинаже металлов платиновой группы // Цветные металлы. 2005. № 10. С. 48.
  30. Buslaeva T.M., Drobot D.V. Tekhnologiya «molekulyarnogo raspoznavaniya» v affinazhe metallov platinnoy gruppy // Tsvetnye metally. 2005. № 10. S. 48.
  31. Борягина И.В., Волчкова Е.В., Буслаева Т.М. и др. Сорбция хлоридных комплексов палладия и платины химически модифицированными кремнеземами // Цветные металлы. 2012. №5. С. 59.
  32. Boryagina I.V., Volchkova E.V., Buslaeva T.M. et al. Sorption of the chloride complexes of palladium and platinum by the chemically modified silica // J. Non-ferrous metals. 2012. № 2. P. 59.
  33. Boryagina I.V., Volchkova E.V., Buslaeva T.M. et al. Sorption separation of pairs with similar properties Pd(II)-Pt(IV) and Pd(II)-Cu(II) using chemically modified silica containing sulfide sulfur // Precious Vet. 2012. V. 33. № 1. P. 45.
  34. Буслаева Т.М., Волчкова Е.В., Борягина И.В. Сорбция хлоридных комплексов родия(III) кремнеземом, химически модифицированным группами γ –аминопропилтриэтоксисилана // Цветные металлы. 2022. № 6. С. 37.
  35. Buslaeva T. M., Volchkova E. V., Boryagina I. V. Sorption of rhodium(III) chloride complexes by silica chemically modified with γ-minopropyltriethoxysilane groups // J. Non-ferrous metals. 2022. № 6. P. 4.
  36. Volchkova E. V., Boryagina I. V., Buslaeva T. M. et al. Sorption of Palladium(II) from Nitric Acid Solutions by Silica Modified with Amino Groups // J. Non-ferrous metals. 2016. V. 57. № 3. P. 12.
  37. Волчкова Е.В., Борягина И.В., Буслаева Т.М. и др. Сорбция палладия(II) из азотнокислых растворов кремнеземом, модифицированным аминогруппами // Цветные металлы. 2016. Т. 57. № 5. С. 405.
  38. Ehrlich 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. № 14. P. 1797.
  39. Izatt S.R., McKenzie J.S., Izatt N.E.et al. Molecular recognition technology: a green chemistry process for separation of individual rare earth metals // White Paper on Separation of Rare Earth Elements. 2016. P. 1.
  40. Izatt R.M., Izatt S.R., Izatt N.E. et al. Industrial applications of Molecular Recognition Technology to separations of platinum group metals and selective removal of metal impurities from process streams // Green Chem. 2015. V. 17. I. 4. P. 2236.
  41. Izatt, S.R., Bruening, R.L., Izatt, N.E., Izatt, R.M. Green Chemistry Principles Applied to the Selective Separation and Purification of Specialty Metals Using Molecular Recognition Technology / In: Davis B., et al. Extraction 2018. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham, 2018. Р. 2123.
  42. Izatt, S.R., Izatt, R.M., Bruening, R.L. et al. Highly Selective Separations by MRT™ (Molecular Recognition Technology™) – Review of Individual Separations of Palladium, Platinum, Rhodium, Iridium and Ruthenium from Industrial Feedstocks and Comparison with Classical PGM Separation Processes // The IPMI Journal. 2023. V. 4. P. 78.
  43. Игумнов М.С., Блохин А.А., Нечаев А.В, Поляков Е.Г. Металлы платиновой группы / М.: Металлургиздат, 2023.
  44. Igumnov M.S., Blokhin A.A., Nechaev A.V., and Polyakov E.G. Platinum Group Metals. M.: Metallurgizdat, 2023. (In Russ.)
  45. Эрлих Г.В., Буслаева Т.М., Марютина Т.А. и др. Сорбент и его использование для извлечения ионов палладия. Пат. 2698656 РФ. 2019.
  46. Erlich G.V., Buslaeva T.M., Maryutina T.A. et al. Sorbent and its use for the extraction of palladium ions. RF patent 2698656. 2019. (In Russ.)
  47. Buslaeva T.M., Ehrlich G.V., Volchkova E.V. et al. Complexation during Sorption of Palladium(II) Ions by Chemically Modified Silica //Russian Journal of Inorg. Chem. 2022. Vol. 67. № 8. P. 1191.
  48. Буслаева Т.М., Эрлих Г.В., Волчкова Е.В. и др. Комплексообразование в процессе сорбции ионов палладия(II) химически модифицированными кремнеземами // Ж. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 8. С. 1095.
  49. Buslaeva T.M., Volchkova E.V., Boryagina I.V. Application of nitrogen- and sulfur-containing chemically modified silicas for selective sorption of palladium // TsvetnyeMetally. 2024. № 1. P. 24.
  50. Buslaeva T.M., Volchkova E.V., Mingalev P.G., Boryagina I.V. Selective sorption-based separation of palladium from process // Izvestiya Non-Ferrous Metallurgy.2025. V. 31. № 2. P. 41.
  51. Buslaeva T.M., Bodnar N.M., G romov S.P. et al. Role of macrocyclic effect in complex formation of palladium(II) with ligands anchored on a solid support // Russian Chemical Bulletin. 2018. V. 67. № 7. P. 1190.
  52. Эрлих Г.В., Буслаева Т.М., Мингалев П.Г. и др. Способ селективного извлечения ионов платины из хлоридных растворов. Пат. 2703011 РФ. 2019.
  53. Erlich G.V., Buslaeva T.M., Mingalev P.G. et al. Method for selective extraction of platinum ions from chloride solutions. RF patent 2703011, 2019. (In Russ.)
  54. Brauer G. Manual of inorganic synthesis in 6 volumes. V. 5. / M., 1985.
  55. Bodnar N.M., Buslaeva T.M., Erlikh G.V. et al. Sorption of Iridium Ions with Supported Ionic Liquids // Russian Journal of Inorg. Chem. 2021. V. 66. No 4. P. 586. [Боднарь Н.М., Буслаева Т.М., Эрлих Г.В. и др. Сорбция комплексов иридия нанесенными ионными жидкостями // Ж. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 4. С. 549.]
  56. Букин В.И., Игумнов М.С., Сафoнов В.В., Сафонов Вл.В. Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы / М.: ООО «Издательский дом «Деловая столица», 2002.
  57. Bukin V.I., Igumnov, M.S., Safonov, V.V., and Safonov, Vl.V. Processing of industrial waste and secondary raw materials containing rare, precious, and non-ferrous metals. M.: Delovaya Stolitsa Publishing House, 2002. (In Russ.)
  58. Crundwell F.K., Moats M.S., Ramachandran V., Robinson T.G., Davenport W.G. Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum-Group Metals / Oxford: Elsevier, 2011.
  59. Буслаева Т.М., Симанова С.А. Аналитическая химия металлов платиновой группы. М.: Комкнига, 2005.
  60. Buslaeva T.M. and Simanova S.A. Analytical Chemistry of Platinum Group Metals. M.: Komkniga, 2005. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).