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 сточных вод, содержащих ионы хрома (VI), преимущественно жидких стоков гальванических производств.

Известны способы получения ионообменников для извлечения хрома из сточных вод с целью их обезвреживания и утилизации ценного металла. Обычно используются аниониты AB-17-8, AH-251, AH-261, AH-18-10П и др. Кроме того, проводится их модифицирование с целью повышения селективности к хрому (VI) [1-5]. Однако аниониты работают преимущественно в кислых средах, в то время как в практических условиях реакция среды промстоков может быть нейтральной и даже щелочной. Среди неорганических ионообменных материалов редко встречаются аниониты. В качестве ионообменника для хрома (VI) испытывался гидратированный диоксид циркония [6], но он не обладает существенной селективностью к ионам хрома (VI).

Наиболее близким к заявляемому является способ получения гидроксида железа (III) [7] . Он был испытан для очистки от хрома (VI) растворов состава (NH₄)₂CrO₄-NH₄X-H₂O, где X=CI^-, Br^-, NO-3

, ClO-4, SO2-4.. Было установлено, что на величину обменной емкости оказывают влияние способ гранулирования ионообменника Fe(OH)₃, продолжительность его "старения", ионный состав раствора, величина pH, концентрация солей. Интервал pH очищаемых растворов 3-6. Данные о работе в циклах сорбции-десорбции отсутствуют.

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 ионобменника 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-Cr(OH)₃. Данный технический результат достигается тем, что осаждают смешанный гидроксид из раствора смеси солей магния и хрома (III), а гранулирование осадка проводят высушиванием при температурах 25-120^oC.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Готовят два раствора. Первый содержит смесь солей магния хрома (III), а второй - гидроксид натрия. При непрерывном перемешивании 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. Готовят для раствора: первый - 51,7 г MgCl₂•6H₂O, 2,1 г CrCl₃•6H₂O в 2,5 дм³ воды, второй - 22,3 г NaOH в 2 дм³ воды. Растворы при непрерывном перемешивании одновременно сливают в реакционный сосуд, pH жидкой фазы 10-11. Коагулят отмывают на фильтре двумя 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 1-2 суток. Затем воду заменяют последовательно 0,1; 0,2; 0,5 и 1,0 M растворами NaOH и в каждом из них материал выдерживают в течение 4 ч. основную фракцию материала составляют частицы 0,25-0,70 мм. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,97Cr_0,03(OH)_2,03.

Пример 2. Готовят два раствора: первый содержит 50 г MgCl₂•6H₂O, 4,9 г CrCl₂•6H₂O в 2,5 дм³ воды, второй - 22,5 г NaOH в 2 дм³ воды. Далее аналогично способу, описанному в примере 1. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,93Cr_0,07(OH)_2,07.

Пример 3. Готовят два раствора. Состав первого раствора: 45,3 г MgCl₂•6H₂O, 10,5 г CrCl₃•6H₂O в 2,5 дм³ воды, второй - 23,7 г NaOH в 2 дм³ воды. Далее аналогично примеру 1. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,85Cr_0,15(OH)_2,15.

Пример 4. Готовят два раствора. Состав первого раствора: 40 г MgCl₂•6H₂O, 17,6 г CrCl₃•6H₂O в 2,5 дм³ воды, второй - 24,8 г NaOH в 2,0 дм³ воды. Далее аналогично примеру 1. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,75Cr_0,25(OH)_2,25.

Пример 5. Готовят два раствора. Состав первого раствора: 26,6 г MgCl₂•6H₂O, 35 г CrCl₃•6H₂O в 2,5 дм³ воды, второй - 27,7 г NaOH в 2,0 дм³ воды. Далее аналогично примеру 1. Состав готового ионообменника выражается формулой Mg_0,50Cr_0,50(OH)_2,50.

Примеры 6-8. Проводят синтез ионообменника аналогично примеру 3 с тем отличием, что сушку осадков ионнообменником состава Mg_0,85Cr_0,15(OH)_2,15 проводят при температурах 25,90 и 120^oC (примеры 6, 7 и 8 соответственно).

Результаты испытания ионнообменников, полученных по предлагаемому изобретению и по прототипу, представлены в табл. 1 и 2. Для очистки использовали растворы Na₂CrO₄ с концентрацией хрома (VI) 33-37 мг/дм³. Ионообменник Mg_xCr_y(OH)_2+y 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. Шутько А.П., Коротченко В.С., Супрунчук В.И. Очистка хромсодержащих сточных вод отработанных травильных растворов. /Хим. Технология. 1989. N6. С.89-91
2. Вавилов Н.Г., Жук Л.М. Ионообменное извлечение хрома (VI) из сточных вод гальванических отделений./ Сталь. 1990, N9, С.39-42
Белевцев А.Н., Субботин В.А., Александрова Т.И. Вопросы физикохимической очистки промышленных сточных вод. М. 1984, С.52-56.

Шкодина Л.А. Ионит с направленной избирательностью для концентрирования Cr(VI) из кислых сред. Автореферат дис...к.х.н. М. 1993.

5. Полуэктов К.В., Сорбция ионов Cr(VI) на модифицированных ионитах из водных растворов. Автореферат дис...к.х.н. М. 1994.

6. Тугушев Р.Э., Казанцева А.М. Использование неорганических сорбентов для очистки сточных вод от тяжелых металлов./ Ионный обмен и ионометрия. С. -П.:изд. С.-П. Ун-та. 1993. В.8, с.48-59.

7. 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: очистка сточной воды от ионов хрома (VI), преимущественно жидких стоков гальванических производств. Сущность: синтезируют смешанный гидроксид на основе системы Mg(OH)₂•Cr(OH)₃. Химический состав ионообменника Mg_xCr_y(OH)_2+y, где x =0,50-0,97; y=0,03-0,50, Гранулирование гидроксида ведут при температурах 25-120^oC. 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 и хрома (III) до получения смешанного гидроксида состава
Mg_xCr_y(OH)_2 + y,
где x 50,0 0,97;
y 0,03 0,50.