СОРБЦИЯ ХРОМА (VI) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ МАРКИ АМП Российский патент 2006 года по МПК C22B34/32 C22B3/24 

Способ извлечения хрома (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ сорбцией и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих хром (VI).

Известна сорбция хрома (VI) из водных растворов с применением ионообменных смол [Спирин Э.К. и др. Общие свойства ионообменных материалов, Акмола, "Жана-Арка", 1992, с.152-154], с этой целью применяют как аниониты, так и катиониты.

Недостатком способов является то, что сорбция исследовалась без учета влияния предварительной обработки сорбента, а также отсутствуют данные о сорбции хрома (VI) на анионите марки АМП.

Наиболее близким техническим решением является способ сорбции ионов хрома (VI) на гелевом анионите марки АМП [Заявка 94029354 RU А, МПК С 02 F 1/28, опубл. 10.07.1996].

Недостатком способа является то, что не исследована сорбция хрома (VI) из водных растворов с повышенным содержанием хрома.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа селективного извлечения ионов хрома (VI) из растворов с повышенным содержанием хрома.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективность процесса сорбции хрома из водного раствора.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе сорбции хрома (VI) из водного раствора на гелевом анионите марки АМП, содержащем обменные групы

с предварительной кислой, щелочной или водной обработкой, сорбцию осуществляют при рН 0-2.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-3 даны зависимости обменной емкости сорбента, в мг Cr (VI) на 1 г сорбента, от величины рН раствора, времени сорбции и способа предварительной обработки сорбента.

Примеры конкретного выполнения способа.

Сорбцию Cr (VI) осуществляли из 200 см³ исходного раствора К₂Cr₂О₇ с концентрацией 2,56 г/дм³ по Cr, масса сорбента 2 г.

Сорбент предварительно подвергали кислой, щелочной или водной обработке (выдерживали в течение суток соответственно в 0,1 н. растворах Н₂SO₄ или NaOH, или в дистиллированной воде).

Концентрацию ионов хрома 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 или H₂SO₄. Заданное значение рН поддерживали в течение 2 часов 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 в течение суток. Используя значения концентраций ионов хрома в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали обменную емкость сорбента (ОЕ), мг/г.

Пример 1 (фиг.1).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0, 1 н. растворе H₂SO₄.

На фиг.1 даны результаты сорбции из водного раствора К₂Cr₂O₇ в интервале рН 0-9. При рН>7 сорбция осуществлялась за время менее 2 ч. При рН≤7 сорбция осуществляется за время более 2 ч. Лучшие результаты получены при следующих значениях рН:

pH42OE, мг/г193199

Пример 2 (фиг.2).

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

На фиг.2 даны результаты сорбции из водного раствора К₂Cr₂O₇ в интервале рН 0-9. При рН>4 сорбция осуществлялась за время менее 2 ч.

При рН≤4 сорбция осуществляется за время более 2 ч. Лучшие результаты получены при следующих значениях рН:

pH42OE, мг/г227219

При рН 0 обменная емкость ОЕ=240 мг/г. Однако с течением времени (более 2 ч) за счет окислительно-восстановительной реакции между хромом (VI) и сорбентом обменная емкость сорбента снижается и через сутки составляет ОЕ=188 мг/г, при этом в растворе появляется хром (III), его концентрация 0,52 г/дм³

Пример 3 (фиг.3).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

На фиг.3 даны результаты сорбции из водного раствора К₂Cr₂O₇ в интервале рН 0-10. При рН>4 сорбция осуществлялась за время менее 2 часов. При рН≤4 сорбция осуществляется за время более 2 часов. Лучшие результаты получены при следующих значениях рН:

pH40-2OE, мг/г219235-230

При рН 4 через время 2 ч обменная емкость в зависимости от исходной концентрации, С_исх, г/дм³, составила:

C_исх, г/дм³1,001,461,882,56OE, мг/г100141167209

Из полученных экспериментальных данных следует, что при комнатной температуре результаты сорбции зависят от предварительной обработки сорбента, исходной концентрации раствора, величины рН раствора в процессе сорбции и времени сорбции.

Получены близкие результаты сорбции при предварительной щелочной и водной обработках сорбента. Полимеризационные процессы, протекающие в слабокислых растворах, незначительно повышают обменную емкость гелевого сорбента, но снижают скорость сорбции, так как полимеризационные превращения осуществляются во времени.

Из экспериментальных данных следует, что в кислой области развиваются окислительно-восстановительные процессы и тем интенсивнее, чем меньше величина рН и больше время контакта раствора и ионита.

При любых способах обработки сорбента в щелочной области с течением времени происходит небольшое снижение его обменной емкости, что может быть связано с деструкцией сорбента в щелочных средах.

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

Способ извлечения хрома (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 является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов хрома (VI) из водных растворов с повышенным содержанием хрома. Это достигается тем, что сорбцию осуществляют на гелевом анионите марки АМП, содержащем обменные группы

с предварительной кислотной, щелочной или водной обработкой анионита и сорбцию ведут при рН 0-2. 3 ил.

Способ сорбции хрома (VI) из водных растворов на гелевом анионите марки АМП, содержащем обменные группы

с предварительной кислотной, щелочной или водной обработкой анионита, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют при рН 0-2.