СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ РЕНИЯ (VII) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА Российский патент 2010 года по МПК C22B61/00 C22B3/24 

Описание патента на изобретение RU2405847C2

Способ сорбции ионов рения (VII) из водного раствора относится к области сорбции веществ и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных стоков.

Известен способ сорбции ионов рения из водных растворов на активированных углях, полученных из отходов дерево- и зерноперерабатывающих производств [И.Д.Трошкина и др. Цветная металлургия, №3, 2005. С.38-41].

Недостатком способа является то, что нет данных о сорбции ионов рения на активированном костном угле.

Наиболее близким техническим решением является сорбционное извлечение микроколичеств рения из промывной серной кислоты сорбентами различного типа [И.Д.Трошкина и др. Цветные металлы, №9, 2000. С.134-138], в котором показаны преимущества для сорбции рения углеродистого сорбента УС-ПТФЭ, полученного из природного сырья - спекающихся углей.

Недостатком способа является то, что нет данных по сорбции анионов рения (VII) из растворов на активированном костном угле.

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

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

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения ионов рения (VII) из водного раствора, включающем сорбцию путем контакта раствора и активированного угля в качестве сорбента, используют активированный костный уголь, перед сорбцией активированный костный уголь обрабатывают водной или кислотой, и сорбцию осуществляют при рН<5.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-4 даны результаты сорбции, указаны способ предварительной обработки сорбента, концентрация иона металла исходная и остаточная в данный момент времени сорбции С, время сорбции, ОЕ, мг/г - обменная емкость сорбента, в мг сорбируемого иона металла на 1 г сорбента, в данный момент времени и СОЕ, мг/г - сорбционная обменная емкость в равновесном состоянии.

Использованный в исследованиях активированный уголь (АУ) получен карбонизацией костей домашних животных (отход мясоперерабатывающей промышленности) с последующей активацией водяным паром.

Влажность - 14,5%, зольность - 2,5%.

Фракционный состав АУ:

Размер частиц, мм +2,2 +2,0 +0,8 +0,315 +0,125 +0,08 % массовый 1,4 57,6 28,8 11,0 1,0 0,2

По данным спектрального анализа основными неорганическими компонентами АУ являются: Са, Mg и др, примесями: Mn и др.

Для изучения состояния поверхности АУ были сделаны микрофотографии образцов, подвергшихся предварительной обработке и использованных для сорбции. Поверхность АУ в значительной степени определяют мезо- и макропоры, диаметр пор, видимых на микрофотографиях, составляет 0,42-0,84 мкм, расстояние между волокнами 4,2-16,8 мкм.

Обработка активированного угля значительно изменяет вид его поверхности по сравнению с необработанным воздушно-сухим АУ. По величине пористости подготовленной поверхности способы обработки располагаются в ряд: (НСl+HF)>H2SO4=H2O>NaOH. В сорбированных образцах пористость поверхности значительно уменьшилась.

Примеры конкретного выполнения способа.

Сорбцию из раствора перрената калия осуществляли в статических условиях при непрерывном перемешивании. В процессе сорбции поддерживали заданное значение pH растворов нейтрализацией кислотой H2SO4 или щелочью NaOH. Предварительно сорбент в течение суток выдерживали в 0,1 н растворах H2SO4 (кислая обработка) или NaOH (щелочная обработка), либо в дистиллированной воде (водная обработка). Объем раствора 100 см3, масса сухого сорбента 1 г.

Концентрацию ионов рения определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки pH-121. В процессе сорбции проводили коррекцию заданного значения pH при непрерывном перемешивании.

Перемешивание и поддержание заданного значения pH 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 pH раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и H2SO4. Заданное значение pH поддерживали в течение 2 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина pH изменялась незначительно.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

Используя значения концентраций ионов рения в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали емкость сорбента, мг/г.

Пример 1 (фиг.1).

На фиг.1 дана зависимость остаточной концентрации С ионов Re (VII), г/дм3, от способа предварительной обработки сорбента (водной, кислой и щелочной) и времени сорбции, мин.

Концентрация исходного раствора 1,02 г/дм3 Re (VII), сорбция осуществлялась при pH=2,5.

Результаты сорбции зависят от предварительной обработки раствора и времени сорбции. Сорбционное равновесие наступает за время 1,5-2,0 ч.

Лучшие результаты сорбции для каждой обработки сорбента получены при следующих условиях:

Обработка сорбента Время сорбции, ч СОЕ, мг/г Кислая 2 36,2 Водная 2 32,6 Щелочная 1,5 18,1

Кислая и водная обработки сорбента улучшают показатели сорбции примерно в полтора раза.

Пример 2 (фиг.2).

На фиг.2 дана зависимость обменной емкости АУ, мг/г, от величины pH раствора и времени сорбции. Цифрами указано время сорбции, в мин.

Концентрация исходного раствора 948-1165 мг/дм3 Re (VII).

Сорбенты в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

Сорбционное равновесие наступает в пределах 60-90 мин. Сорбция осуществляется при pH<5. Лучшие результаты сорбции в исследованном интервале pH=0,5-8,0 получены при pH=0,5 и времени сорбции 30 мин (СОЕ=47 мг/г).

Пример 3 (фиг.3 и 4).

На фиг.3 дана зависимость остаточной концентрации С ионов Re (VII), г/дм3, от начальной концентрации ионов Re (VII), г/дм3, и времени сорбции, в мин, при pH=2.

Цифрами указана начальная концентрация в мг/дм3.

На фиг.4. дана изотерма сорбции, построенная по данным фиг.3, где указана зависимость обменной емкости ОЕ, мг/г, сорбента от равновесной концентрации Сравн ионов Re (VII), мг/дм3. Цифрами указано время сорбции в мин.

Сорбенты предварительно в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

Результаты сорбции зависят от исходной концентрации раствора. В интервале исследованных концентраций до 1500 мг/дм3 максимальное значение СОЕ=40-50 мг/г.

Сорбционное равновесие наступает за время сорбции 20-30 мин:

СОЕ60мин=0,0061Сравн+34,47 R2=0,9988 СОЕ30мин=0,0031Сравн+34,878 R2=0,8171 СОЕ20мин=0,0029Сравн+33,252 R2=0,9925,

где R2 - коэффициент корреляции.

Из данных фиг.1-4 следует, что при комнатной температуре результаты сорбции зависят от концентрации исходного раствора и времени сорбции.

По сравнению с прототипом сорбция на АУ при оптимальных условиях является быстрым и эффективным способом извлечения ионов рения (VII) из водных растворов.

Похожие патенты RU2405847C2

название год авторы номер документа
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИОНОВ РЕНИЯ (VII) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ 2009
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2405846C2
СПОСОБ СОРБЦИИ ИОНОВ РЕНИЯ (VII) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 2009
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2405845C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МАРГАНЦА (VII) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 2005
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Залина Акимовна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2288291C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МАРГАНЦА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2001
  • Воропанова Л.А.
  • Фролова Н.В.
RU2183686C1
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ МОЛИБДЕНА (VI) ИЗ РАСТВОРОВ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2428496C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ МОЛИБДЕНА (VI) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА КОЖИЦЕЙ ФАСОЛИ 2010
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Пухова Виктория Петровна
  • Гагиева Залина Акимовна
RU2454372C2
СЕЛЕКТИВНОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ВОЛЬФРАМА ( VI ) ИЗ РАСТВОРОВ КАТИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 2010
  • Воропанова Лидия Алексеевна
  • Гагиева Фатима Акимовна
RU2427657C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МОЛИБДЕНА (VI) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 1998
  • Воропанова Л.А.
RU2172356C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВОЛЬФРАМА (VI) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 1998
  • Воропанова Л.А.
RU2176677C2
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ХРОМА (VI) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА 1997
  • Воропанова Л.А.
  • Куликова Е.А.
  • Дзгоева Л.С.
  • Пастухов А.В.
RU2129096C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 405 847 C2

Реферат патента 2010 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ РЕНИЯ (VII) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных стоков, в частности к способу извлечения ионов Re (VII) из водного раствора. Способ сорбции рения (VII) из водного раствора включает контакт раствора и сорбента при рН<5. При этом в качестве сорбента используют предварительно обработанный водой или кислотой активированный костный уголь. Техническим результатом изобретения является эффективность извлечения ионов Re (VII) из водного раствора. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 405 847 C2

Способ извлечения ионов рения (VII) из водного раствора, включающий сорбцию путем контакта раствора и активированного угля в качестве сорбента, отличающийся тем, что в качестве активированного угля используют активированный костный уголь, перед сорбцией активированный костный уголь обрабатывают водой или кислотой и сорбцию осуществляют при рН<5.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2010 года RU2405847C2

ТРОШКИНА И.Д
и др
Цветные металлы, №9, 2000, с.134-138
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ ИЗ НИТРАТНО-СУЛЬФАТНЫХ РАСТВОРОВ 1996
  • Балмасов Г.Ф.
  • Блохин А.А.
  • Копырин А.А.
RU2093596C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕНИЯ 2005
  • Трошкина Ирина Дмитриевна
  • Ушанова Ольга Николаевна
  • Сербин Александр Михайлович
RU2294391C1
Малогабаритный теодолит 1957
  • Бесчасный Г.К.
  • Орловский С.В.
SU113912A1
US 4557906 A, 10.12.1985
JP 59207842 A, 26.11.1984
Воздухораспределительное устройство рекуператоров 1984
  • Медиокритский Евгений Леонидович
  • Гапонов Владимир Лаврентьевич
  • Картопольцев Леонид Владимирович
  • Горецкий Григорий Григорьевич
  • Юращик Игорь Георгиевич
  • Литошенко Анатолий Константинович
SU1245804A2

RU 2 405 847 C2

Авторы

Воропанова Лидия Алексеевна

Гагиева Фатима Акимовна

Даты

2010-12-10Публикация

2009-02-13Подача