Способ получения неорганического сорбента на основе гидроксида циркония Советский патент 1983 года по МПК B02C20/06 C01B35/00 

о ел эо э Изобретение относится к спосо бам получения неорганических сорбен тов и может быть использовано при синтезе селективных ионитов для извлечения соединений бора из приро ных и сточных вод, из контурных вод ядерных энергетических реакторов и при опреснении морской воды. Известен способ получения неорга нического, селективного к бору сорбента путем осаждения геля гидрокси да циркония из раствора его оксихло рида водным раствором.(25%) аммиака с посл.едукяцей его грануляцией замораживанием (криогрануляцией), отта иванием и сушкой ij. Недостатками данного способа яв ляются, низкая ионообменная емкость полученного по нему .сорбента по бору и его низкая механическая прочность (сорбент выдерживает не более 4-х циклов сорбции-десорбции). Наиболее близким к изобретению является способ получения неорганического сорбента на основе гидрокси да циркония, включающий осаждение геля- гидроксида циркония из водного раствора его соли щелочным реагенто его промывку, сгущение, криогрануляцию и сушку полученных гранул. По данному способу из 0,050,20 моль/п (по цирконию) растворов оксйхлорида или нитрата циркония осаждают 0,,0 моль/п растворомедкого натра гель гидроксида циркония, причем осаждение ведут при рН 3,3-7,2, затем гидрогель отмывают от избытка электролитов водой.у сгущают на фильтре в 2 раза, поД.эергают криогрануляцйи при -5-20 с; затем оттаиванию и, в заключение, высушивают. Полученный сорбент имеет высокую селективность при извлечений бора из природных вод (значение статичес кой обменной емкости (СОЕ) i38 мГ сорбента) и его физико-химические характеристики по воляют проводить до 40 полных сорбционных циклов :21, Недостатком этого способа является относительно невысокая сорбционная емкость гидроксида циркония по 6opiy из солевых сред. Целью изобретения является по- . вышение сорбционной емкости готового продукта по бору из солевых сред. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганического сорбента на основе гидр эксида циркония, включающему двухстадийное осаждение геля гидроксида циркония из водного раствора его соли щелочным реагентом, его npONUBKy, сгущение, криогрануляцию и сушку пoлyчeнн Jx гранул, осаждение ведут в две стадии: сначала до рН 3,5-5,0, затем до рН 8,0-11,,5 с промежуточной выдержкой геля в течение 15-60 мин. Технология способа заключается в следующем. В реакторе, снабженном мешалкой, проводят смешивание 0,05-0,2 моль/л растворов оксйхлорида или нитрата циркония с 0,4-4,0 моль/л раствора едкого натра до достижения рН 3,55,0. При этом, как было установлено, получё1ются наиболее активные первичные частицы (размером 30-70А), которые обуславливают в конечном итоге повышенную сорбционную емкость полученного продукта. Затем гель выдерживают в этом интервале рН без перемешивания 15-60 ин и в негодобавляют гидроксид натрия до достижения рН 8-11,5, досле чего его сушат на фильтре в 2 раза и подают на криогрануляцию. После этого слитки замороженного продукта оттаивают, отделяют гранулы сорбента от вод и высушивают при комнатной температуре. Оптимальность приведенного режима осаждения гидрогеля иллюстрируется данны1ии табл. 1 и 2. В табл. 1 отображено влияние рН осаждения на конечные свойства получаемого сорбента-статическую обменную емкость (СОЕ) и количество ввдерживае1иых циклов до разрушения 50% гранул сорбента в условиях кипящего слоя (п ). Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГА1ЯИЧЕСКОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДА ЦИРКОНИЯ, включающий осаждения геля гидроксида циркония из водного раствора его соли щелочиым реагентом, его прошвку, сгущение, криогрануляцию и сушку полученных гранул, отличающийся тем, что, с целью повышения сбрбционной емкости готового продукта по бору из солевых сред, осаждение ведут в две стгщии: сначала до рН 3,5-5,0, затем до рН 8,0-11,5 с промежуточной выдержкой геля в течение 15-60 мин. г (П С

3,3 5,0 5,8

Прототип 7,2

5 8 40

40

Как видно из данных табл.1,только 25; в табл. 2 приведены СЮЕ и п при осаждение в 2 стадин образцы 6-12 при- различной длительности выдержки гвводят к получению сорбентов обладакицих ля, осажденного на первой стадии одновременно высокой обменной емкостью : при рН 4,0 идоводимого на второй и физико-химической устойчивость). стадии до рН 10,0, Образец, I Время выдержки, мин СОЕ, мг BjOj/r сорбента 1 п, шт.

Как видно из данных тйбл. 2, оп.тимальным временем выдержки явля}ется интервал 15-60 мин. При выдержке менее 15 мин (образцы 1 и 2) структура геля не успевает сформироваться, что приводит к ухудшению ионообменных характеристик сорбеита, при времени выдержки более 60 мин {образцы 6 и 7) заметно сказывается фактор старения геля, обусловленный его оксоляцией, что также приводит к ухудшению ионообменных свойств сорбента.

Пример 1. К 400 л 0,1 моль/л раствора ZrOClj, при пере мешивании добавляют 180 л

Продолжение табл. 1

Таблица2

0,4 моль/л раствора NaOH до достижения рН 3,5. Гель выдерживают в реакторе при выключенной мешалке is мин, после чего при .перемешивании в него добавляют еще 50 л

0,4 моль/л раствора НаОН до рН 11,5, подают в сгуститель и 6 раз отмывгиот декантацией порциями по 600 л дистиллированной воды. Средняя скорость отстаивания геля составляет

0,78 м/ч. Затем гель сгущают на фильтре в 2 раза и подают на криогрануляцию. После криогрануляции слитки замороженного продукта оттаивают, отделяют гранулы сорбента от

воды, подвергают классификации по классу 0,4 мм и (| ракцию +0,4 мм вы шивают на воздухе при , получа товарный сорбент. При испытании со бента на природных водах, содержащих 2,44 г/л BjOj и 200 г/л суммы солей с РН 8,9 при отношении раствор: сорбент, равном 100 эа 24 ч, СОЕ 100,0 мг B-Oj/r сорбента. Пример 2. К 400 л 0,1 моль/л раствора ZrOCIy при перемешивании добавляют 0,4 моль/л раствора NaOH до достижения рН 5,0, выключают мешалку и гель выдерживают 60 мин, после чег в него при перемешивании добавляют еще 30 л 0,4 моль/л раствора NaOH до рН 8,0, подают в сгуститель и 6 раз отмблвают дистиллированной водой порциями по 600 л. Средняя скорость отстаивания геля составляет 0,68. . Затем гель сгущают на фильтре в 2 раза и подают на криогрануляцию. После оттаивания, классификации и сушкк получают товарный сорбент, который при испытаниях, идентичных примеру , 1 показал СОЕ 108,7 мг BjOg/r. Технико-экономический эффект предложенного способа обусловлен значительным повышением качества получаемого продукта вследствие увеличения СОЕ по BjO на 18-41% и интенсификации процесса его получения.