СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2005 года по МПК C22B3/24 C22B34/34 C22B34/36 C22B15/00 

Описание патента на изобретение RU2256710C1

Изобретение относится к извлечению ионов тяжелых металлов из водных растворов глинистыми минералами ирлитом-1 и ирлитом-7 и может быть использовано в цветной, черной металлургии и для очистки промышленных сточных вод.

Известен способ сорбционного извлечения ионов металлов из растворов глинистыми минералами, включающий подготовку исходного раствора и сорбента, контакт раствора и сорбента, при этом подготовка исходного раствора включает создание кислотно-основных характеристик раствора, а подготовка сорбента - активирование в гидротермальных условиях 10% растворами щелочи или кислоты при температуре 105-110° С. При этом расход бентонитовых глин составил 10-20 г/дм3 [см. Сборник трудов “Казмеханобр”, Водооборот, очистка промышленных сточных вод и эксплуатация хвостохранилищ. Алма-Ата, опубл. 1983 г., с.91-97].

Недостатками способа является большой расход сорбента и реагентов, а также извлечение ионов тяжелых металлов из мало концентрированных растворов.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является очистка водных растворов от ионов металлов бентонитовыми глинами, включающий введение глинистых материалов в исходный раствор с последующим перемешиванием и отстаиванием [см. патент РФ №2106415, МПК7 С 22 В 3/44, 15/00, 19/00, опубл. 10.03.98 г.].

Недостатками прототипа являются извлечение ионов металлов только из мало концентрированных растворов, значительный расход реагентов за счет регулирования кислотно-основных характеристик исходного раствора и в процессе сорбции.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов, снижение себестоимости процесса за счет использования легкодоступных и дешевых сорбентов и уменьшение расхода реагентов.

Технический результат заключается в расширении диапазона концентраций исходных растворов по ионам металлов.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения ионов металлов из их водных растворов, включающем введение глинистых материалов в исходный раствор, их сорбцию при перемешивании и отстаивание, согласно изобретению в качестве глинистых материалов используют гидрослюдистые глины морского происхождения, ирлит-1 и/или ирилит-7, извлечение катионов тяжелых металлов осуществляют при рН, равном (2,6÷ 10), а извлечение анионов - при рН, равном (-1÷ 4). Извлечение катионов осуществляют в течение не более 120 минут, а анионов - не более 30 минут.

Данный способ позволит повысить эффективность извлечения ионов металлов из исходных растворов широкого диапазона их концентраций, исключить расход реагентов, сократить время процесса сорбции и использовать более доступные и дешевые сорбенты.

Гидрослюдистые глины морского происхождения ирлит-1 и ирлит-7 содержат в своем составе глинистые минералы - каолинит, монтмориллонит, глауконит, гидромусковит и неглинистые минералы - кварц, полевые шпаты, рутил, фосфориты, карбонаты и др.; оксиды железа, алюминия, кремния, кальция, калия, магния, натрия и органические вещества.

Сущность способа поясняется: таблицей 1, в которой представлены результаты извлечения ионов металлов из растворов их солей; таблицей 2, в которой приведены значения рН водного раствора, полученные при контакте дистиллированной воды с ирлитами с концентрацией 0,5 г/дм3, и таблицей 3, в которой приведен химический состав ирлитов.

Сорбцию осуществляли из водных растворов солей тяжелых металлов: сульфатов, хлоридов, нитратов, уксуснокислых, вольфраматов, молибдатов с исходной концентрацией раствора до 1,5 г/дм3. Для приготовления исходных растворов использовали соли марки хч. В качестве сорбента использовали ирлит-1 и/или ирлит-7. Результаты извлечения ионов металлов из водных растворов, приведенные в таблице 1, представлены величинами рН исходных растворов, коэффициентом распределения К, определяемым как отношение металла в сорбенте и в водной фазах и извлечением Р.

Извлечение катионов металлов при рН<2,6 не происходит, а при рН>10,0 их извлечение значительно ухудшается.

Примеры конкретного выполнения способа

Пример 1 для катионов меди с использованием ирлита-1. В исходный раствор сульфата меди (II) с концентрацией 0,689 г/дм3 по иону меди (II) при рН=6 вводили 2,5 г/дм3 ирлита-1, раствор перемешивали 60 мин. В осветленной водной фазе определяли остаточную концентрацию иона меди (II), которая составила 0,0001 г/дм3, коэффициент распределения К=55120, извлечение Р=100%.

Пример 2 для анионов вольфрамат-ионов (VI) с использованием ирлита-1. В исходный раствор вольфрамата натрия с концентрацией 0,184 г/дм3 по иону вольфрама (VI) при рН=2 вводили 5 г/дм3 ирлита-1, раствор перемешивали 30 мин. В осветленной водной фазе определяли остаточную концентрацию иона вольфрама (VI), которая составила 0,024 г/дм3, коэффициент распределения К=266,67, извлечение Р=86,96%.

Пример 3 для катионов свинца (II) с использованием ирлита-7.

В исходный раствор нитрата свинца (II) с концентрацией 0,570 г/дм3 по иону свинца (II) при рН=5 вводили 5 г/дм3 ирлита-7, раствор перемешивали 30 мин. В осветленной водной фазе определяли остаточную концентрацию иона свинца (II), которая составила 0,365 г/дм3, коэффициент распределения К=22,47, извлечение Р=35,96%.

Пример 4 для анионов вольфрамат-ионов (VI) с использованием ирлита-7. В исходный раствор вольфрамата натрия с концентрацией 0,230 г/дм3 по иону вольфрама (VI) при рН=3 вводили 5 г/дм3 ирлита-7, раствор перемешивали 15 мин. В осветленной водной фазе определяли остаточную концентрацию иона вольфрама (VI), которая составила 0,106 г/дм3, коэффициент распределения К=46,79, извлечение Р=53,91%.

Пример 5 для катионов меди (II) с использованием ирлита-1 и ирлита-7. В исходный раствор сульфата меди (II) с концентрацией 1,370 г/дм3 по иону меди (II) при рН=4,9 вводили г/дм3 смеси ирлита-1 и ирлита-7 в соотношении 1:1, раствор перемешивали 120 мин. В осветленной водной фазе определяли остаточную концентрацию иона меди (II), которая составила 0,554 г/дм3, коэффициент распределения К=58,92, извлечение Р=59,56%.

Использование предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом позволит:

- извлекать ионы металлов из растворов с широким диапазоном концентраций ионов металлов 0,10≥ Сисх1,5 г/дм3;

- осуществлять извлечение ионов металлов в большом интервале рН исходных растворов -1≥ рН≥ 10;

- проводить процесс сорбции без регулирования величины рН раствора;

- осуществлять нейтрализацию кислых и щелочных растворов при использовании ирлита-1 и/или ирлита-7.

Все это приводит к повышению эффективности извлечения ионов металлов из водных растворов, снижению себестоимости процесса за счет использования легкодоступного и дешевого сорбента и уменьшению расхода реагентов.

Способ извлечения ионов тяжелых металлов...

Значения рН водного раствора при контакте с ирлитами с концентрацией 0,5 г/дм3.

Похожие патенты RU2256710C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ИЛИ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2004
  • Величко Л.Н.
  • Рубановская С.Г.
  • Козырев Е.Н.
  • Цогоев В.Б.
RU2263718C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 1996
  • Воропанова Л.А.
  • Мешкова Т.Е.
  • Меркулова В.Ю.
  • Цогоев В.Б.
  • Куликова Е.А.
  • Рубановская С.Г.
RU2106415C1
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ МОЛИБДЕНА (VI) 2003
  • Воропанова Л.А.
  • Гагиева З.А.
  • Гагиева Ф.А.
  • Тимакова Е.Е.
  • Алексеева С.Н.
  • Павлютина Е.А.
RU2247166C2
СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МОЛИБДЕНА У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ОТРАВЛЕНИИ 2009
  • Албегова Жанна Куцуковна
  • Брин Вадим Борисович
  • Закс Тамаз Владиславович
  • Гаглоева Эльмира Муратовна
RU2410767C1
СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД 1996
  • Воропанова Л.А.
  • Кузнецов О.К.
  • Пожиганова Г.В.
  • Мешкова Т.Е.
RU2104316C1
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВОЛЬФРАМА (VI) 2003
  • Воропанова Л.А.
  • Павлютина Е.А.
  • Тимакова Е.Е.
  • Алексеева С.Н.
  • Гагиева З.А.
  • Гагиева Ф.А.
RU2253687C1
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВОЛЬФРАМА ( VI ) ИЗ РАСТВОРОВ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2427657C1
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ МОЛИБДЕНА (VI) ИЗ РАСТВОРОВ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2428496C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМА (VI) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 1998
  • Воропанова Л.А.
RU2176677C2
СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НИКЕЛЯ У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ОТРАВЛЕНИИ 2009
  • Албегова Жанна Куцуковна
  • Брин Вадим Борисович
  • Гаглоева Эльмира Муратовна
RU2400824C1

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к извлечению ионов металлов из водных растворов глинистыми минералами ирлитом-1 и ирлитом-7 и может быть использовано в цветной, черной металлургии и для очистки промышленных сточных вод. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности извлечения ионов металлов из водных растворов, снижение себестоимости процесса за счет использования легкодоступных и дешевых сорбентов и уменьшение расхода реагентов при расширении диапазона концентраций исходных растворов по ионам тяжелых металлов. Способ включает введение глинистых материалов в исходный раствор с последующим перемешиванием и отстаиванием. В качестве глинистых материалов используют гидрослюдистые глины морского происхождения, ирлит-1 и/или ирилит-7, при этом извлечение катионов осуществляют при рН, равном (2,6÷10), а анионов - при рН, равном (-1÷4). Извлечение катионов осуществляют в течение не более 120 минут, а анионов - не более 30 минут. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула изобретения RU 2 256 710 C1

1. Способ извлечения ионов металлов из их водных растворов, включающий введение глинистых материалов в исходный раствор, их сорбцию при перемешивании и отстаивание, отличающийся тем, что в качестве глинистых материалов используют гидрослюдистые глины морского происхождения ирлит-1 и/или ирлит-7, извлечение катионов тяжелых металлов осуществляют при рН, равном 2,6-10,0, а извлечение анионов осуществляют при рН, равном (-1,0÷4,0).2. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение катионов осуществляют в течение не более 120 мин, а анионов не более 30 мин.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2256710C1

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 1996
  • Воропанова Л.А.
  • Мешкова Т.Е.
  • Меркулова В.Ю.
  • Цогоев В.Б.
  • Куликова Е.А.
  • Рубановская С.Г.
RU2106415C1
СПОСОБ АДСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ИОНОВ МЕТАЛЛОВ 2000
  • Вялкова Е.И.
  • Большаков А.А.
RU2187459C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМА (VI) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 1998
  • Воропанова Л.А.
RU2176677C2
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
US 6656360 B2, 02.12.2003
Способ приготовления мыла 1923
  • Петров Г.С.
  • Таланцев З.М.
SU2004A1

RU 2 256 710 C1

Авторы

Рубановская С.Г.

Величко Л.Н.

Козырев Е.Н.

Цогоев В.Б.

Даты

2005-07-20Публикация

2004-03-31Подача