СПОСОБ СОРБЦИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 1998 года по МПК C22B3/24 C22B15/00 C22B23/00 C22B43/00 

Изобретение относится к сорбции тяжелых металлов с применением в качестве сорбента высокомолекулярного соединения с активными комплексующими группами.

Известен способ извлечения тяжелых металлов с использованием в качестве сорбента полимера, содержащего амидоксимные группы [1] Следует отметить сложность получения адсорбента и его низкую статическую сорбционную емкость.

Известен также способ сорбции полиакролеином, модифицированным триатаноламином [2] К недостаткам указанного способа следует отнести слабую сорбционную способность и необходимость длительного контакта с раствором металла.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения металлов с использованием сорбента на основе бромированного полиакролеина [3] Недостатками способа являются длительность сорбционного процесса и недостаточно высокая статическая сорбционная емкость.

Целью изобретения является извлечение тяжелых металлов из водных растворов сорбентом с повышенной сорбционной емкостью.

Указанная цель достигается тем, что в качестве тяжелых металлов используют оксим полиакролеина следующего строения:

Предлагаемый сорбент получают реакцией конденсации полиакролеина с солянокислым гидроксиламином в щелочной среде (весовое соотношение 1:2). Реакцию проводят 7 ч при комнатной температуре, а затем 2 ч смесь нагревают при 50^oC. По окончании реакции сополимер высаживают 2Н водным раствором уксусной кислоты, отфильтровывают и сушат в вакууме до постоянного веса. Выход 90-97 мас.

Сополимер представляет собой порошкообразный продукт светло-желтого цвета, без запаха, устойчивый при хранении в течение длительного времени, с температурой начального разложения 210^oC, нерастворимый в воде и органических растворителях, устойчивый к изменениям кислотно-основных свойств среды.

Строение сорбента доказано методом ИК- спектроскопии: в ИК-спектрах присутствуют полосы поглощения -OH, -CH=N, -N-O- связей (3360, 1645, 920 см^-1) -C=O (1710 см^-1). Найдено содержание азота в полимере 14-16.7 мас. что соответствует 75-82 мол. оксимных звеньев. Мол. м. 50000.

Пример 1. Зависимость сорбции металлов от рН среды. Навеску сорбента (10 мг) контактируют при перемешивании в статическом режиме с 20 мл раствора соли металла при комнатной температуре в течение 4 ч при рН от 1 до 7 (ртуть) от 2 до 10.8 (никель, медь). Концентрация металла составляет 190,6 мг/л ртути, никеля и меди, соответственно 209 мг/л и 241,5 мг/л.

Сорбент отделяют от раствора фильтрованием. Содержание металла в фазе сорбента устанавливают по разности между исходным и остаточным в растворе.

Медь и никель определяли фотометрическим, ртуть объемным методами. Результаты приведены в табл. 1.

При увеличении массы сорбента в 2-3 раза достигается 100%-ное извлечение ртути при рН 1-4, меди и никеля при рН 10,8.

Пример 2. Зависимость сорбции от времени контакта сорбента с раствором. Навеску сорбента (10 мг) контактируют в статическом режиме с 20 мл растворов металлов при рН 3 (ртуть) и при рН 10,8 (никель, медь) в течение различного времени (от 0,5 ч до 24 ч). Сорбент отделяют от раствора фильтрованием. Содержание металлов в твердой фазе сорбента и в растворе определяют как в примере 1.

Результаты приведены в табл. 3.

Пример 3. Зависимость сорбции металлов от концентрации их в растворе.

Навеску сорбента (10мг) контактируют с 20 мл раствора металла различной концентрации при оптимальных значениях рН и продолжительности контакта. Содержание металла в растворе и в твердой фазе сорбента определяют как в примере 1.

Результаты приведены в табл.4.

Таким образом, заявляемый сорбент быстро и эффективно сорбирует медь и никель из щелочных и ртуть из кислых растворов.

В табл. 5 приведены значения статических сорбционных емкостей (ССЕ) предлагаемого сорбента и дано сравнение с известными сорбентами. Сорбент превосходит известные по величине ССЕ и по времени сорбции металлов.

Следует отметить, что сорбент можно использовать многократно, поскольку десорбция металлов слабыми растворами кислот протекает в течение 0,5-1 ч с количественным удалением металла и сохранением структуры и, следовательно, сорбционных свойств сорбента.

Источники информации
1. Заявка 58-59204, Япония, РЖхим 1984, 10 C452П.

2. Авт.св. 1265197 СССР, БИ N 39, 1986.

3. Авт.св. 1613447 СССР, БИ N 46, 1990. (прототип).

Использование: сорбция тяжелых металлов с применением в качестве сорбента высокомолекулярного соединения с активными комплексующими группами. Сущность: в качестве эффектного сорбента меди, никеля и ртути используют сополимер следующего строения:

n= 75-82 мол. %; m= 20-5 мол.%; p=5-13 мол.%, при этом медь и никель извлекают из щелочных растворов, ртуть - из кислых растворов и сорбцию проводят в течение 1-4 ч. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.

1. Способ сорбции тяжелых металлов из водных растворов, включающий обработку растворов полимерным сорбентом на основе оксима полиакролеина, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют сополимер следующего строения:

где n 75 82 мол.

m 20 5 мол.

p 5 13 мол.

4 Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют в течение 1
4 ч.