СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУБИДИЯ ИЗ РАСТВОРОВ СЛОЖНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА Российский патент 1995 года по МПК C22B26/10 C01D3/06 B01D15/04 

Описание патента на изобретение RU2040565C1

Изобретение относится к способам получения солей редких щелочных металлов и может быть использовано в технологии получения солей рубидия.

Известен сорбционный способ извлечения ионов рубидия из растворов сложного химического состава с высоким содержанием солей щелочных и щелочноземельных металлов с использованием в качестве сорбентов ферроцианидов (гексацианоферратов) переходных металлов Ni(II), Cu(II) с последующей десорбцией ионов рубидия и переработкой элюатов известными методами (упариванием или осаждением в виде малорастворимого соединения) [1,2]
Известно, что ферроцианиды переходных металлов селективно извлекают ионы рубидия из различных по составу растворов, при этом достигаются высокие коэффициенты разделения ионов Rb+ и K+, Rb+ и Na+ (Kp 103) [2,3]
Однако, широкое применение сорбционной технологии получения солей рубидия сдерживается отсутствием достаточно эффективного способа десорбции ионов Rb+ из состава ферроцианидов, что одновременно создает трудности для получения солей рубидия реактивной квалификации.

Известны ионообменные способы десорбции ионов Rb+ и других щелочных металлов из состава ферроцианидных сорбентов с помощью хлоридов или нитратов аммония [3] Однако, эти способы малоэффективны. Известны также способы десорбции ионов щелочных металлов и таллия (I) из состава ферроцианидов с применением окислителей. В качестве окислителя используется высококонцентрированные растворы азотной или серной кислот [4]
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению (прототипом) является способ выделения рубидия, включающий сорбцию рубидия на ферроцианидном сорбенте и последующую обработку сорбента с извлечением рубидия в раствор, с получением раствора хлорида рубидия [3]
Однако в результате десорбции образуются значительные объемы элюатов с низкой концентрацией рубидия, что приводит к высоким энергозатратам при переработке растворов с целью получения хлорида рубидия. Кроме того, для получения достаточно чистой соли необходимо предварительное разделение ионов Rb+ и Na+, что также усложняет технологию.

Цель изобретения повышение степени извлечения рубидия в продукт и снижении энергозатрат.

Цель достигается за счет десорбции ионов Rb из состава ферроцианида путем обработки последнего раствором хлора в органическом растворителе. Выделившийся хлорид рубидия переводят в раствор с помощью концентрированных водных растворов низкокипящих одноатомных спиртов с последующей их отгонкой упариванием и получением высококонцентрированных растворов соли рубидия. Отогнанный спирт вторично используется для десорбции рубидия в следующем цикле работы сорбента.

В качестве растворителя хлора выбраны фторорганические жидкости, например Ф-12, Ф-13, которые отвечают следующим требованиям: низкая летучесть, негорючесть, высокая химическая инертность (стойкость к окислителям), низкая растворимость в воде и спиртах, нетоксичность. Насыщение хлором фторорганических жидкостей осуществляли известным способом, пропуская газообразный хлор через растворитель. При комнатной температуре равновесная концентрация хлора в Ф-12, Ф-13 составляет 0,5-0,7 М. Высокая концентрация хлора в растворе позволяет значительно сократить объем элюента, необходимого для десорбции ионов рубидия из состава ферроцианидов. Извлечение выделенного из состава сорбента хлорида рубидия осуществляют водой или растворами спиртов. Хлорид рубидия растворяется в одноатомных спиртах (метиловом, этиловом, пропиловом, изопропиловом и др.) и их водных растворах.

С целью снижения энергозатрат на упаривание элюатов предлагается проводить десорбцию хлорида рубидия RbCl растворами этилового или изопропилового спиртов, которые выбраны с учетом низкой температуры кипения и невысокой токсичности. Затраты тепла на получение 1 кг соли рубидия упариванием элюатов рассчитывали по формуле
Q · g где СRbCl концентрация RbCl в перерабатываемых растворах, г/дм3;
g тепло, необходимое для упаривания 1 дм3 раствора, кДж.

Упаривание водного раствора
g ρв (Cв(Tв 25) + Δ Hв).

Упаривание водно-спиртовых растворов
g а1 ρcсс 25) + ΔНсo] +
+ а2 ρв [Cввс) + Δ Нв] где ρвc плотность воды и спирта соответственно, кг/дм3;
Св, Сс удельная теплоемкость воды и спирта соответственно, кДж/кг;
Δ Нв, Δ Нс теплота испарения воды и спирта соответственно, кДж/кг;
а12 объемная доля спирта и воды соответственно.

П р и м е р 1. 5 г ферроцианидного сорбента, брутто-формула которого К0,92Cu1,54[Fe(CN)6] 4,9SiO2, загружали в ионообменную колонку диаметром 0,7 см и высотой слоя сорбента 20 см и проводили сорбцию Rb из модельного раствора, содержащего хлориды рубидия и калия с соотношением Rb+:K+ 1:150 и концентрацией Rb 0,2-0,25 г/л (2,34 . 10-3-2,9 . 10-3) при скорости пропускания раствора 2-3 колоночных объема/ч. Полная ионообменная емкость сорбента по иону Rb составила 0,82-0,88 ммоль/г сорбента. При этом коэффициенты разделения ионов Rb+ K+ достигал 5.103 5,5 .103.

Для получения соли рубидия реактивной квалификации проводилась избирательная десорбция К+ и Rb+.

Десорбцию ионов калия из состава ферроцианида осуществляли 1 М раствором соляной кислоты. При пропускании 8-10 колоночных объемов (КО) элюента достигается практически полная десорбция К+, при этом извлечение ионов Rb составляет менее 1%
Измерение концентрации ионов рубидия и калия осуществляли атомно-абсорбционным методом.

Для извлечения рубидия из состава сорбента последний обрабатывали 0,7 М раствором хлора во фторированной жидкости Ф-13 путем пропускания его через ионообменную колонку со скоростью 3-4 Ко/ч. Полноту окисления сорбента контролировали по расходу хлора. Концентрацию хлора в органическом растворителе измеряли титриметрическим методом. Для полного окисления ферроцианида требовалось 2 КО раствора хлора. Затем через сорбент для выделения образованного хлорида рубидия пропускали воду со скоростью 4-5 КО/ч. Пробы элюата на анализ отбирали фракциями по 20 мл. Для полной десорбции ионов Rb требовалось 8 КО. Первая фракция элюата с максимальной концентрацией основного компонента перерабатывалась на готовый продукт, а следующие фракции собирались и использовались повторно для десорбции ионов Rb в следующих циклах.

После окончания процесса десорбции сорбент промывался 2-3 КО воды, регенерировался известным способом и использовался в следующем цикле сорбции рубидия [4]
Концентрация хлорида рубидия в первой фракции элюата и затраты тепла на ее упаривание представлены в таблице.

П р и м е р 2. Сорбцию ионов Rb+ и десорбцию ионов К+ провели согласно примеру 1. Для перевода RbCl в элюат через колонку пропускали этиловый спирт с концентрацией 96 об. Для полной десорбции RbCl потребовалось 12 КО спирта. Концентрация RbCl в первой фракции элюата и приближенные затраты тепла на получение 1 кг соли рубидия представлены в таблице.

П р и м е р 3. Сорбцию ионов Rb+ и десорбцию ионов К+ провели согласно примеру 1. Затем сорбент обработали 0,4 М раствором хлора во фторированной жидкости Ф-13. Расход элюента, необходимый для полного окисления сорбента, составил 3-4 КО. Затем сорбент обрабатывали раствором этилового спирта с концентрацией 84 об. Для полного выделения RbCl пропущено 8 КО элюента. Результаты десорбции представлены в таблице.

П р и м е р 4. Сорбцию ионов Rb+ и десорбцию ионов К+ провели согласно примеру 1. Затем сорбент обрабатывали 0,5 М раствором хлора во Ф-13. Раствор элюента составил 2-3 КО. Затем для извлечения RbCl через колонку пропускали 70 об. раствором этилового спирта, в количестве 6 КО. Результаты по десорбции RbCl представлены в таблице.

П р и м е р 5. Сорбцию ионов Rb+, десорбцию ионов К+, обработку сорбента раствором хлора проводили согласно примеру 1. Десорбцию RbCl осуществляли 100% -ным раствором изопропилового спирта, для полного извлечения RbCl потребовалось 12 КО спирта. Результаты эксперимента представлены в таблице.

П р и м е р 6. Сорбцию ионов Rb+, десорбцию ионов К+, обработку сорбента раствором хлора проводили согласно примеру 1. Для десорбции RbCl через сорбент пропускали 10 КО изопропилового спирта с концентрацией 95% Результаты эксперимента представлены в таблице.

П р и м е р 7. Сорбцию ионов Rb+ и десорбцию ионов K+ провели согласно примеру 1. Затем сорбент обработали 0,5 М раствором хлора во фторированной жидкости Ф-12. Для полного окисления сорбента потребовалось 3 КО элюата. Для извлечения RbCl через колонку пропускали 8 КО 88 об. раствора изопропилового спирта. Результаты эксперимента представлены в таблице.

П р и м е р 8. Сорбцию ионов Rb+, десорбцию ионов К+ и обработку сорбента хлором проводили согласно примеру 1. Затем для извлечения RbCl через колонку пропустили 66 КО 80 об. раствора изопропилового спирта.

Результаты эксперимента представлены в таблице.

П р и м е р 9. Сорбцию ионов рубидия, десорбцию ионов К+ и обработку сорбента хлором провели согласно примеру 1. Затем для извлечения RbCl через колонку пропустили 4 КО 75 об. раствора изопропилового спирта. Результаты эксперимента представлены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что процесс десорбции ионов рубидия из состава ферроцианидного сорбента и получения соли рубидия упариванием элюатов наиболее целесообразно проводить обработкой ферроцианида 0,5-0,7 М раствором хлора во фторированной жидкости Ф-12 или Ф-13, а затем выделившийся из фазы сорбента хлорид рубидия извлекать 96-85%-ным раствором этилового или 88-80 об. раствором изопропилового спиртов.

Использование воды для извлечения хлорида рубидия из состава сорбента нецелесообразно из-за высоких энергозатрат при получении соли упариванием водных растворов.

Применение менее концентрированных растворов спиртов для десорбции ионов рубидия снижает концентрацию этого иона в растворах полученных после отгонки спирта и увеличивает энергозатраты при их переработке. Использование более концентрированных растворов спиртов малоэффективно из-за низкой растворимости солей рубидия в них.

Предлагаемый способ извлечения рубидия из сложных по составу растворов позволяет по сравнению с прототипом в 1,5-2 раза повысить концентрацию рубидия в элюатах и снизить энергозатраты на получение соли рубидия в 3-6 раз.

Похожие патенты RU2040565C1

название год авторы номер документа
Способ извлечения рубидия из подземных промышленных вод 2019
  • Саркаров Рамидин Акбербубаевич
  • Ахмедов Магомед Идрисович
  • Бариева Джарият Ибрагимовна
RU2733776C1
Способ комплексной переработки попутных вод нефтяных месторождений 2020
  • Сахабутдинов Рифхат Зиннурович
  • Губайдулин Фаат Равильевич
  • Кудряшова Любовь Викторовна
  • Гарифуллин Рафаэль Махасимович
  • Звездин Евгений Юрьевич
  • Буслаев Евгений Сергеевич
RU2724779C1
Способ получения ферроцианидных сорбентов 1978
  • Спирин Эдуард Константинович
  • Водолазов Лев Иванович
  • Громок Леонид Иванович
  • Кузнецов Виктор Александрович
  • Литвиненко Валерий Григорьевич
  • Родионова Галина Степановна
SU778780A1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕЗИЯ ИЗ АЗОТНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ 1993
  • Милютин В.В.
  • Гелис В.М.
  • Калинин Н.Ф.
  • Дзекун Е.Г.
  • Малых Ю.А.
  • Яковлев Н.Г.
  • Иванов А.И.
RU2049545C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ФЕРРОЦИАНИДНЫХ СОРБЕНТОВ МАРКИ СЕЛЕКС-ЦФ 1991
  • Калинин Н.Ф.
  • Пензин Р.А.
  • Гелис В.М.
  • Елизарова И.А.
  • Милютин В.В.
  • Белоусова А.Г.
RU2007210C1
ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ ЭРЕМОМИЦИНА 2006
  • Карасев Виктор Семенович
  • Катруха Генрих Степанович
  • Староверов Сергей Михайлович
  • Жаров Олег Владимирович
RU2333963C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРОМИСТОГО ЛИТИЯ ИЗ РАССОЛОВ 1998
  • Рябцев А.Д.
  • Серикова Л.А.
  • Коцупало Н.П.
  • Менжерес Л.Т.
RU2157339C2
Способ сорбционного извлечения бора из растворов 1980
  • Леонтьева Галина Васильевна
  • Томчук Татьяна Кузьминична
  • Вольхин Владимир Васильевич
SU946647A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА, СЕЛЕКТИВНОГО К РАДИОНУКЛИДАМ ЦЕЗИЯ (ВАРИАНТЫ) 2009
  • Авраменко Валентин Александрович
  • Железнов Вениамин Викторович
  • Каплун Елена Викторовна
  • Сергиенко Валентин Иванович
  • Шевелева Ирина Вадимовна
  • Шматко Сергей Иванович
RU2412757C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРООКИСИ ЛИТИЯ ИЗ РАССОЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1998
  • Рябцев А.Д.
  • Коцупало Н.П.
  • Кишкань Л.Н.
  • Титаренко В.И.
  • Менжерес Л.Т.
RU2193008C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 040 565 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУБИДИЯ ИЗ РАСТВОРОВ СЛОЖНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА

Использование: получение солей редких щелочных металлов. Сущность изобретения: рубидий из растворов сложного химического состава сорбируют на ферроцианидный сорбент, обрабатывают сорбент с извлечением Rb в раствор в две стадии: на первой стадии раствором хлора во фторсодержащем органическом растворителе, в качестве которого используют фторированные жидкости Ф-12, Ф-13, на второй концентрированным водным раствором одноатомных спиртов, в качестве которых используют этиловый с концентрацией 85 96% об. или изопропиловый с концентрацией 80 88% об. получают хлорид рубидия упариванием раствора с отгонкой спиртов и повторным их использованием. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 040 565 C1

1. СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РУБИДИЯ ИЗ РАСТВОРОВ СЛОЖНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА, включающий сорбцию рубидия на ферроцианидном сорбенте и последующую обработку сорбента с извлечением рубидия в раствор с получением хлорида рубидия, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения рубидия в продукт и снижения энергозатрат, обработку ферроцианидного сорбента ведут в две стадии, на первой стадии раствором хлора во фторсодержащем органическом растворителе, на второй концентрированным водным раствором одноатомных спиртов с их последующей отгонкой упариванием и повторным использованием. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторсодержащего органического растворителя используются фторированные жидкости Ф-12,Ф-13. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве одноатомных спиртов используют этиловый с концентрацией 85-96 об. или изопропиловый с концентрацией 80-88 об.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2040565C1

Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Аликин В.В
Вольхин В.В
Колесова С.А
Сорбция таллия /i/ композиционными сорбентами, включающими ферроцианиды переходных металлов и силикагель, изв
АН ТССР, серия физико-технических и геологических наук, N 1, 1984
Устройство для охлаждения водою паров жидкостей, кипящих выше воды, в применении к разделению смесей жидкостей при перегонке с дефлегматором 1915
  • Круповес М.О.
SU59A1

RU 2 040 565 C1

Авторы

Глушанкова И.С.

Колесова С.А.

Баландина Л.В.

Вольхин В.В.

Даты

1995-07-25Публикация

1991-02-19Подача