СПОСОБ СОРБЦИИ ВОЛЬФРАМА (VI) Российский патент 2004 года по МПК C22B34/36 C22B3/24 

Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известно применение ионообменных смол для переработки растворов вольфрамата натрия [Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. - М.: Металлургия, 1991, с.38-39]. С этой целью применяют низкоосновные аниониты, содержащие аминные группы или амфолиты, содержащие карбоксильные и аминные группы.

Недостатком способов является длительность процесса сорбции.

Наиболее близким техническим решением является способ сорбции ионов вольфрама из водного раствора, включающий контактирование раствора с анионитом [Зеликман А.Н. Металлургия тугоплавких редких металлов. - М.: Металлургия, 1986, с.70].

Недостатком способа является то, что сорбция исследовалась без учета предварительной обработки сорбента, что влияет на конечные результаты извлечения ионов вольфрама из раствора.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективность процесса сорбции вольфрама (VI) из водного раствора.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе сорбции вольфрама (VI) из водного раствора, включающем контактирование раствора с анионитом, перед сорбцией анионит подвергают кислотной, водной или щелочной обработке, сорбцию ведут на анионите марки АМП, содержащем обменные группы

при рН больше 5 и времени не более 5 ч, а при предварительной водной или щелочной обработках анионита сорбцию ведут при рН 7-9.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-6 даны зависимости сорбционной обменной емкости (СОЕ) сорбента, в мг W(VI) на 1 г сорбента, от величины рН раствора, времени сорбции и способа предварительной обработки сорбента.

Примеры конкретного выполнения способа.

Сорбцию W (VI) осуществляли из 200 см³ исходного раствора Na₂WO₄, масса сорбента (анионита) 2 г. Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н растворах NaOH, HCl или в дистиллированной воде.

Концентрацию ионов вольфрама определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121.

В процессе сорбции величина рН раствора изменялась, поэтому в процессе сорбции проводили коррекцию заданного значения рН при непрерывном перемешивании.

Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и НСl. Заданное значение рН поддерживали в течение 5 ч от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно, поэтому коррекцию величины рН осуществляли один раз в сутки.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

Используя значения концентраций ионов вольфрама в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали СОЕ, мг/г.

Пример 1 (фиг.1, 2).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н растворе NaOH.

На фиг.1 даны результаты сорбции из водного раствора с концентрацией 3000 мг W(VII)/дм³ за время 3 суток. Сорбция осуществляется при 5<рН<12. Лучшие результаты получены при рН 7-9 за время 1 ч, СОЕ=188-299 мг/г. При рН>9 с течением времени СОЕ сорбента снижается.

На фиг.2 дана зависимость СОЕ, мг/г, от времени сорбции, ч, для раствора с исходной концентрацией 9 г/дм³ W(VI). В начальный момент сорбции за время 5 ч СОЕ=210 мг/г, затем с течением времени сорбция снижается и за время 2 суток СОЕ=150 мг/г.

Пример 2 (фиг.3, 4).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н растворе НСl.

На фиг.3 даны результаты сорбции из водного раствора с концентрацией 3000 мг W(VII)/дм³ за время 3 суток. Сорбция осущестляется при рН>5 за время 5 ч СОЕ=150-175 мг/г и в пределах 3 суток практически не изменяется.

На фиг.4 дана зависимость СОЕ сорбента от времени, ч, из раствора с исходной концентрацией 4,5 г/дм³ W(VI) для сорбции при рН 6 и рН 11. Сорбция при рН 11 в начальный момент времени в пределах 5 ч превосходит таковую при рН 6 (СОЕ=225 мг/г и СОЕ=195 мг/г соответственно), в дальнейшем результаты сорбции одинаковы и COE=180-188 мг/г за время до 3 суток.

Пример 3 (фиг.5, 6).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

На фиг.5 даны результаты сорбции из водного раствора с концентрацией 3000 мг W(VII)/дм³ за время 3 суток. Сорбция осущестляется при рН>6. Лучшие результаты получены при рН 7-9 за время 5 ч СОЕ=195 мг/г. При рН>9 с течением времени СОЕ сорбента снижается.

На фиг.6 дана зависимость СОЕ сорбента, мг/г, W(VI) от времени, сутки, при рН 7 для сорбции из растворов с исходными концентрациями С_исх=5 г/дм³ W(VI) и С_исх=7 г/дм³ W(VI). Сорбция осуществляется за время 2-3 ч и достигает значения СОЕ=320-340 мг/г. В дальнейшем СОЕ сорбента изменяется незначительно.

Из данных фиг.1-6 следует, что при комнатной температуре результаты сорбции зависят от предварительной обработки сорбента, концентрации исходного раствора, величины рН раствора в процессе сорбции и времени сорбции.

Полимеризационные процессы, протекающие в слабокислых растворах, влияют на велиину СОЕ сорбента.

При щелочной и водной обработках сорбента лучшие результаты получены при рН 7-9 за время 1 и 5 ч соответственно, при этом СОЕ сорбента имеет более высокое значение при щелочной обработке.

При кислой обработке сорбента сорбция осуществляется при рН>5 за время 5 ч и в дальнейшем в пределах 3 суток не изменяется.

По сравнению с прототипом сорбция на анионите марки АМП при оптимальных условиях является быстрым и эффективным способом извлечения ионов вольфрама (VI) из водных растворов.

Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Техническим результатом изобретения является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора. Перед сорбцией анионит подвергают кислотной, водной или щелочной обработке, сорбцию ведут на анионите марки АМП, содержащем обменные группы при рН больше 5 и времени не более 5 ч. При предварительной водной или щелочной обработках анионита сорбцию ведут при рН 7-9. 6 ил.

1. Способ сорбции ионов вольфрама из водных растворов, включающий контактирование раствора с анионитом, отличающийся тем, что перед сорбцией анионит подвергают кислотной, водной или щелочной обработке, сорбцию ведут на анионите марки АМП, содержащем обменные группы

при рН больше 5 и времени не более 5 ч.