Способ удаления катионов тяжелых металлов из водной фазы Российский патент 2020 года по МПК C02F1/62 

Изобретение относится к экологии и предназначено для использования в различных отраслях промышленности, в том числе - на предприятиях, где имеются отходы катионов тяжелых металлов в виде водных растворов, может быть использовано для извлечения их из сточных вод предприятий различного профиля и жидких радиоактивных отходов (ЖРО).

Известен способ сорбции ионов Со²⁺ материалами на основе силикатов кальция (Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Буланова С.Б., Супонина А.П., Зарубина Н.В., Майоров В.Ю. Сорбционные свойства материалов на основе силикатов кальция по отношению к ионам Со²⁺ // Химическая технология. 2011. Т. 12. №5. С. 282-290). Материалы на основе силиката кальция получены в многокомпонентной системе CaCl₂-Na₂SiO₃-Н₂О. Удельная поверхность порошков силиката кальция составляет 100 м²/г. Основная масса частиц имеет размеры от 10 до 40 мкм.

Недостатком способа является получение порошков только с указанными характеристиками.

Описан способ получения материала на основе гидросиликата кальция (силикатный сорбент) из отхода производства борной кислоты (борогипс). (Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Буравлев И.Ю., Жевтун И.Г., Нарбутович А.А. Использование силикатного сорбента для очистки водных растворов от ионов Zn²⁺ // Успехи современного естествознания. 2018. №3. С. 39-43). Борогипс смешивают с раствором гидроксида калия в стехиометрическом соотношении. Полученную смесь подвергают автоклавной обработке. После обработки осадок промывают и сушат. Удельная поверхность материала варьирует от 30 до 80 м²/г.

Недостатком способа является невозможность регулировать дисперсность порошка.

В патенте Лотов В.А., Верещагин В.И., Косинцев В.И., Пасечникова Ю.В. Способ получения высокодисперсных порошков. Патент 2133218 РФ. Дата подачи заявки 17.02.1998. Дата публикации 20.07.1999. Описан способ получения порошка силиката кальция, заключающийся в том, что жидкое стекло с силикатным модулем 2,4-4,2 разбавляют водой в соотношении 1(0,5-1,0), после чего добавляют 15-20% раствор CaCl₂ в 1,1-1,5 избытке от стехиометрически необходимого. Осадок промывают и сушат. Размеры частиц порошка и/или его удельная поверхность не указаны. Данный источник взят за прототип.

К недостатку способа можно отнести неопределенность с дисперсностью получаемого порошка.

Задачей настоящего изобретения является максимально возможное удаление токсичных катионов тяжелых металлов из водной фазы в водонерастворимый легко удаляемый впоследствии осадок.

Поставленная задача решается тем, что в подлежащую очистке водную фазу, содержащую катионы тяжелых металлов, вводится катион кальция, далее - или натриевые-калиевые соли высших жирных кислот, или силикатные натрий-калиевые соли, или фосфаты натрий-калий-аммониевые.

В результате прохождения этой реакции образуется оседающий осадок кальциевых солей высших жирных кислот, или силикат кальция, или фосфат кальция, который увлекает за собой в водонерастворимый осадок практически все катионы тяжелых металлов.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1.

Изготавливают модельный раствор, содержащий по 0.05 моль катионов тяжелых металлов Pb²⁺, Bi³⁺, Со³⁺, Sr²⁺, Hg²⁺. Данный раствор обрабатывают CaSiO₃ по прототипу; а по заявляемому решению: хлоридом кальция и далее натриевыми-калиевыми солями высших жирных кислот.

Из представленного примера очевидны преимущества заявляемого способа в сравнении с прототипом, а именно гораздо более полное удаление катионов тяжелых металлов из водной фазы.

Пример 2.

Изготавливают модельный раствор, содержащий по 0.05 моль катионов тяжелых металлов Pb²⁺, Bi³⁺, Со³⁺, Sr²⁺, Hg²⁺. Данный раствор обрабатывают CaSiO₃ по прототипу, а по заявляемому решению: хлоридом кальция и далее натриевыми-калиевыми солями кремниевой кислоты - так называемое жидкое стекло.

Из представленного примера также очевидны преимущества заявляемого способа в сравнении с прототипом, а именно гораздо более полное удаление катионов тяжелых металлов из водной фазы.

Пример 3.

Изготавливают модельный раствор, содержащий по 0.05 моль катионов тяжелых металлов Pb²⁺, Bi³⁺, Со³⁺, Sr²⁺, Hg²⁺. Данный раствор обрабатывают CaSiO₃ по прототипу, а по заявляемому решению: хлоридом кальция и далее натрий-калий-аммоний фосфатными солями.

Из представленного примера очевидны преимущества заявляемого способа в сравнении с прототипом, а именно гораздо более полное удаление катионов тяжелых металлов из водной фазы.

Изобретение относится к экологии и предназначено для очистки сточных вод предприятий от катионов тяжелых металлов. В подлежащую очистке водную фазу, содержащую катионы тяжелых металлов, вводится катион кальция, далее – или натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, или силикатные натрий-калиевые соли, или натрий-калий-аммониевые фосфатные соли. В результате прохождения этой реакции образуется оседающий осадок кальциевых солей высших жирных кислот, или силикат кальция, или фосфат кальция, который увлекает за собой в водонерастворимый осадок практически все катионы тяжелых металлов. Предложенный способ обеспечивает более полное извлечение катионов тяжелых металлов. 3 пр., 3 табл.

Способ удаления катионов тяжелых металлов из водной фазы, включающий смешение подлежащих удалению из водной фазы катионов с катионом кальция, отличающийся тем, что далее вводят или натриевые, калиевые соли высших жирных кислот, или силикатные натрий-калиевые соли, или натрий-калий-аммоний фосфатные соли.