СПОСОБ ДЕСОРБЦИИ РТУТИ ИЗ ВИНИЛПИРИДИНОВОГО АНИОНИТА Российский патент 1994 года по МПК B01J49/00 

Изобретение относится к способам регенерации анионитов, использованных для извлечения ртути из производственных растворов и сточных вод.

Известен способ регенерации анионитов, использованных для извлечения ртути из кислых растворов в присутствии комплексообразующих анионов хлора. Для регенерации предложено использовать кислый насыщенный раствор хлористого натрия при повышенной температуре [1].

Известен способ регенерации анионообменной смолы IRA-900, использованной для очистки сточных вод, образующихся при электролизе NaCl. Для регенерации используют 33%-ный раствор HCl [2].

Известен также способ регенерации анионита на основе сополимера дивинилбензола и стирола с привитыми четвертичными триметиламмониевыми группами 5-10-кратным избытком соляной кислоты [3].

Известен способ извлечения ртути из сильноосновной ионообменной смолы щелочным раствором с рН 11,5, возможно, содержащим хлорид натрия.

Известен также способ регенерации анионитов от ртути путем последовательной обработки щелочью и азотной кислотой [4].

Недостатком вышеописанных способов является невозможность достижения достаточно высокой степени регенерации.

Известен способ регенерации анионообменников от хлорртутных комплексов путем обработки водными растворами, содержащими цианиды или ционаты, или тиоцианаты и неорганические основания, либо сульфиты щелочных металлов [5].

Известен способ регенерации анионита, использованного для извлечения ртути из сточных вод, путем обработки анионита раствором тиомочевины, а затем 1,5-5%-ным раствором йодистого калия или натрия [6].

Недостатками вышеуказанных способов являются недостаточно высокая степень регенерации сорбентов от ртути, невозможность десорбции железа при его присутствии в обрабатываемом анионите.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ элюирования ртути из винилпиридинового анионита ВП-1АП путем последовательной обработки последнего сульфиднощелочным раствором, щелочью и водой [7].

Известный способ позволяет обеспечить десорбцию ртути на 99,6%. Однако этот способ имеет существенный недостаток - в процессе образуются сточные воды, содержащие сульфид натрия, обладающий повышенной токсичностью.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа регенерации анионита до 99,7-99,8% без образования токсичных стоков с полным восстановлением его сорбционных свойств и возможностью повторного использования анионита в процессе извлечения ртути.

Поставленная задача решается описываемым способом десорбции ртути из анионита путем его последовательной обработки щелочным раствором сульфида натрия и щелочным раствором гипохлорита натрия, при этом предпочтительно обработку щелочным раствором сульфида натрия ведут в две стадии при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(2,5-3,5) при концентрации сульфида натрия 120-140 г/л и щелочи 30-50 г/л, первую стадию проводят в течение 60 мин, а вторую стадию в течение 30 мин, обработку анионита щелочным раствором гипохлорита натрия предпочтительно ведут при соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:(3,5-4,5) в течение 50-70 мин при концентрации гипохлорита натрия 50-70 г/л и щелочи - 30-50 г/л.

Кроме того, с целью подготовки анионита к повторному использованию в процессе извлечения ртути его дополнительно обрабатывают раствором соляной кислоты при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(2,5-3,5).

Поставленная задача решается также тем, что, с целью обеспечения десорбции железа из анионита, а также окисления ртути, восстановленной в фазе анионита после его длительного хранения, перед обработкой щелочным раствором сульфида натрия анионит обрабатывают хлорной водой преимущественно в течение 3-5 ч при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(4,5-5,5) и концентрации активного хлора в воде до 2 г/л.

П р и м е р 1. 75 мл анионита ВП-1АП, отработанного в процессе очистки сточных вод от ртути, содержащего ртуть в количестве 100 мг/г воздушно-сухого сорбента, засыпают его в эрлифтный аппарат и 225 мл сульфидно-щелочного раствора с концентрацией Na₂S - 130 г/л и NaOH - 40 г/л, обработку ведут при перемешивании в течение 60 мин, после чего раствор сливают, а анионит вновь обрабатывают таким же раствором при перемешивании в течение 30 мин. Сульфидно-щелочной раствор сливают, а анионит заливают 300 мл щелочного раствора гипохлорита натрия с концентрацией NaClO - 60 г/л и NaOH - 40 г/л. Обработку ведут при перемешивании в течение 60 мин. Раствор сливают, а анионит выгружают из аппарата и определяют в нем остаточное содержание ртути и полноту восстановления сорбционных свойств. Остаточное содержание ртути в анионите составило 0,25 мг/г (0,025%).

Степень регенерации достигла 99,75%.

В качестве критерия для определения полноты восстановления сорбционных свойств регенерированного анионита используют величину полной обменной емкости, определяемую для анионита ВП-1АП в Cl^-форме по формуле
ПОЕ = , мг·экв/г где С_о и С_р - начальные и конечные концентрации раствора, мг˙экв/л;
V - объем раствора, л;
g - навеска ионита в воздушно-сухом состоянии, г;
S - влажность ионита, %. Полученную величину ПОЕ сравнивают с ПОЕ для свежего анионита в Cl^--форме, которая составляет для ртути 8,625 мг˙экв/г.

П р и м е р 2. Анионит ВП-1АП, отработанный в процессе очистки сточных вод от ртути, обрабатывают так же, как в примере 1, после чего его дополнительно обрабатывают раствором HCl с концентрацией 100 г/л при соотношении Т: Ж = 1: 3 в течение 30 мин. Таким образом анионит переводят в рабочую хлоридную форму.

Аналогичным образом проведены примеры осуществления способа при крайних заявленных параметрах процесса и получены результаты, аналогичные примеру 1.

П р и м е р 3. Анионит ВП-1АП, отработанный в процессе очистки сточных вод от ртути, содержащий ртуть в количестве 100 мг/г воздушно-сухого сорбента, а также железо в количестве 10 мг/г, после хранения анионита на складе в течение 6 мес засыпают в емкость и заливают хлорной водой, содержащей около 2 г/л активного хлора, при соотношении анионит:раствор, равном 1:5, и выдерживают в растворе в течение 4 ч.

Затем 75 мл набухшего анионита переносят в эрлифтный аппарат и ведут далее процесс, как в примере 1.

По окончании процесса остаточное содержание ртути в анионите составило 0,2 мг/г, железа - 0,05 мг/г. Степень регенерации в примере составила ≈99,8%.

Технический эффект предложенного способа заключается в следующем.

После сульфидно-щелочной обработки анионита он находится в смешанной сульфидно-щелочной форме (1 мг˙экв/г сульфид-ионов и 3 мг˙экв/г гидроксида ионов). В процессе очистки сточных вод от ртути анионит используют в хлоридной форме. Перевод анионита в рабочую форму обычно осуществляется обработкой раствором соляной кислоты. При взаимодействии раствора соляной кислоты с анионитом в сульфидно-щелочной форме происходит выделение сероводорода. Во избежание этого необходимо предусмотреть отмывку анионита от сульфид-ионов. Авторами обнаружено, что десорбция сульфид-ионов щелочным раствором гипохлорита натрия протекает более эффективно, чем щелочными растворами. Степень десорбции сульфид-ионов достигает 100% при пропускании 3 объемов щелочного раствора гипохлорита натрия на 1 объем анионита, в отличие от десорбции их только щелочью, когда для достижения 75%-ой десорбции необходимо израсходовать 7 объемов щелочи на 1 объем анионита. При последующей обработке анионита раствором соляной кислоты в известном способе наблюдается выделение сероводорода, а в предложенном способе оно отсутствует. Степень регенерации анионита от ртути в предложенном способе 99,7-99,8% . Полная обменная емкость отрегенерированного ионита, по сравнению с емкостью исходного, увеличивается на 8-11%. Кроме того, в процессе отсутствуют токсичные стоки.

Винилпиридиновый анионит, содержащий ртуть, последовательно обрабатывают хлорной водой, щелочным раствором сульфида натрия и щелочным раствором гипохлорита натрия и раствором соляной кислоты. 6 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ ДЕСОРБЦИИ РТУТИ ИЗ ВИНИЛПИРИДИНОВОГО АНИОНИТА, включающий обработку анионита щелочным раствором сульфида натрия, отличающийся тем, что после обработки щелочным раствором сульфида натрия анионит обрабатывают щелочным раствором гипохлорита натрия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку щелочным раствором сульфида натрия ведут при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(2,5-3,5) при концентрации сульфида натрия 120 - 140 г/л и щелочи 30 - 50 г/л. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что обработку щелочным раствором сульфида натрия ведут в две стадии, первую проводят в течение 60 мин, а вторую в течение 30 мин. 4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что обработку анионита щелочным раствором гипохлорита натрия ведут при соотношении твердой и жидкой фаз 1: (3,5 - 4,5) в течение 50 - 70 мин при концентрации гипохлорита натрия 50 - 70 г/л и щелочи 30 - 50 г/л. 5. Способ по пп. 1 - 4, отличающийся тем, что, с целью обеспечения десорбции железа из анионита, а также окисления ртути, восстановившейся в фазе анионита после его длительного хранения, перед обработкой щелочным раствором сульфида натрия анионит обрабатывают хлорной водой. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что обработку анионита хлорной водой ведут в течение 3 - 5 ч при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(4,5 - 5,5) и концентрации активного хлора в воде до 2 г/л. 7. Способ по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что, с целью перевода анионита в рабочую форму для извлечения ртути, его дополнительно обрабатывают раствором соляной кислоты при соотношении твердой и жидкой фаз 1:(2,5-3,5).