СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОНООБМЕННИКА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ХРОМА (VI) ИЗ РАСТВОРОВ Российский патент 1998 года по МПК B01J20/06 

Изобретение относится к способам получения ионообменников для очистки сточной и питьевой воды, содержащей ионы хрома (VI).

Известны способы получения ионообменников для извлечения хрома из сточных вод с целью их обезвреживания и утилизации ценного металла. Обычно используются органические иониты AB-17-8, AH-251, AH-261, AH-18-10П и др. [1-3]. Недостатками органических ионитов являются их высокая стоимость, неустойчивость к окислительному действию ионов хрома (VI) и недостаточная селективность.

Среди неорганических ионообменных материалов редко встречаются аниониты. В качество ионообменников для хрома (VI) испытывались Fe(OH)₃ и Cr(OH)₃, образующиеся при электрохимическом способе обезвреживания сточных вод [4]. Однако степень удаления хрома (VI) из растворов не превысила 40%.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ получения Fe(OH)₃ методом осаждения с последующим гранулированием [5]. Сорбционная способность Fe(OH)₃, полученного данным методом, существенно зависит от способа гранулирования и продолжительности "старения" гидроксида, а также от концентрации и величины pH очищаемого раствора. Оптимальным является интервал pH 3-6.

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, заключаются в осаждении гидроксидного ионообменника, последующем его обезвоживании и гранулировании методом высушивания.

Причина, препятствующая получению в прототипе требуемого технического результата, заключается в том, что для очистки сточных вод от хрома (VI) необходимо получить ионообменник, устойчиво работающий в циклах сорбции-десорбции при очистке растворов с величиной pH 6-8.

Сущность изобретения заключается в следующем. Изобретение направлено на решение задачи создания неорганического ионообменника для извлечения хрома (VI) из растворов с pH 6-8, обладающего высокой обменной емкостью при работе в циклах сорбции-десорбции.

Технический результат, опосредующий решение указанной задачи, заключается в том, что гидроксидный сорбент готовят на основе системы Mg(OH)₂-Ni(OH)₂-Cu(OH)₂. Данный технический результат достигается тем, что осаждают смешанный гидроксид из раствора смеси солей магния, никеля и меди (II), а гранулирование осадка проводят высушиванием при температурах 25 - 120^oC.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Готовят два раствора. Первый содержит смесь солей магния, никеля и меди (II), а второй - гидроксид натрия. При непрерывном перемешивании проводят осаждение смешанного гидроксида, для чего первый раствор вливают во второй. Полученный осадок отмывают водой, отфильтровывают и гранулируют высушиванием при температурах 25 - 120^oC. Гранулированный материал выдерживают в воде, затем обрабатывают растворами гидроксида натрия.

Пример 1 выполнения способа. Готовят для раствора: первый - 104 г MgCl₂ 6H₂O, 143 г NiSO₄•7H₂O, 8 г CuSO₄•5H₂O в 1,5 дм³ воды, второй - 90 г NaOH. в 2,5 дм³ воды. При непрерывном перемешивании первый раствор вливают во второй, pH жидкой фазы 10,8 - 11,0. Коагулят отмывают на фильтре тремя порциями воды, отфильтровывают и наносят на противень слоем толщиной 4 - 6 мм, сушат при температуре 105^oC в течение 6 ч. Высушенный материал декриптируют в воде и выдерживают в течение 4 ч. Основную фракцию материала составляют частицы 0,25 - 0,70 мм. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,485Ni_0,485Cu_0,03(OH)₂.

Примеры 2 - 5. Проводят осаждение и гранулирование ионообменников по способу, описанному в примере 1. Отличие заключается в том, что меняется соотношение компонентов исходных солей в первом растворе. В примере 2 состав первого раствора: 100 г MgCl₂•6H₂O, 140 г NiSO₄•7H₂O, 13 г CuSO₄•5H₂O. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,475Ni_0,475CU_0,05(OH)₂.

Пример 3. Состав первого раствора: 96 г MgCl₂•6H₂O, 133 г NiSO₄•7H₂O, 66 г CuSO₄•5H₂O. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,450Ni_0,450Cu_0,10(OH)₂.

Пример 4. Состав первого раствора: 80 г MgCl₂•6H₂O, 111 г NiSO₄•7H₂O, 66 г CuSO₄•5H₂O. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,375Ni_0,375Cu_0,25(OH)₂.

Пример 5. Состав первого раствора: 53 г MgCl₂•6H₂O, 152 г NiSO₄•7H₂O, 131 г CuSO₄•5H₂O. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,250Ni_0,250Cu_0,50(OH)₂.

Примеры 6 - 8. Проводят синтез ионообменника аналогично примеру 2 с тем отличием, что сушку осадков ионообменником состава Mg_0,475Ni_0,475Cu_0,05(OH)₂ проводят при температурах 25,90 и 120^oC (примеры 6, 7 и 8 соответственно).

Результаты испытания ионообменников, полученных по предлагаемому изобретению и по прототипу, представлены в таблицах 1 и 2. Для очистки использовали растворы Na₂CrO₄ с концентрацией хрома (VI) 33 - 37мг/дм³. Ионообменник Mg_xNi_yCu_z(OH)₂ устойчиво работает в диапазоне pH растворов 6 - 8. В табл. 2 представлены результаты работы в циклах ионообменников, гранулированных при разных температурах. Высушивание образца при температурах ниже 120^oC не приводит к значительному снижению сорбционной емкости.

Источники информации.

1. Чикин Г.А., Мягкой О.Н. Ионообменные методы очистки веществ. Воронеж: Изд. ВГУ, 1984.

2. Гарбер Ю.М. О механизме сорбции хроматоров анионитом AB-17//Ж. Неорган. химии, 1985, т.30, N 8, с.2163-2165.

3. Вавилов Н.Г., Жук Л.М. Ионообменное извлечение хрома (VI) из сточных вод гальванических отделений.// Сталь. 1990, N 9, С.39-42.

4. Рогов В. М. , Швецова Т.Л. Сорбция хрома (VI) гидроксидами железа и хрома при очистке сточных вод.// Химия и технология воды. 1986, т.8, N 3, с. 22-25.

5. Шульга Е. А. , Соколова Т.С., Вольхин В.В Поглощение хрома (VI) из растворов с помощью сорбентов на основе гидроксидов железа (III) /В сб. XIII Всесоюзный семинар "Химия и технология неорганических сорбентов". Минск. 1991. С.77.

Использование: для очистки питьевой и сточной воды от ионов хрома (VI). Сущность: смешанный гидроксидный ионообменник готовят на основе тройной системы Mg(OH)₂ - Ni(OH)₂ - Cu(OH)₂. Химический состав ионообменника Mg_xNi_yCu_z(OH)₂, где x = 0,250 - 0,485, y = 0,250 - 0,485, z = 0,03 - 0,50. Гранулирование осадка ведут при температурах, обеспечивающих удаление влаги и термическую устойчивость гидроксида. 2 табл.

Способ получения ионообменника для извлечения хрома (VI) из растворов, включающий совместное осаждение гидратированных оксидов металлов, отделение осадка от жидкой фазы, гранулирование методом высушивания при температуре 25
120^oС, обработку в растворах NaOH, отличающийся тем, что осаждение проводят из растворов солей магния, никеля и меди (II) до получения смешанного гидроксида состава
Mg_xNi_yCu_z(OH)₂,
где x 0,250 0,485;
y 0,250 0,485;
z 0,03 0,50.