Способ получения фосфорсодержащего комплексообразующего сорбента Советский патент 1984 года по МПК C08J5/20 B01J20/26 B01J20/32 

1 Изобретение относится к способу получения комбиниронаниьк сорбентов, конкретнее к способу получения фосфорсодержащих комплексообразугощих сорбентов для целей гидрометал лургни. Известны способы получения комплексообразующих сорбентов, заключа ющиеся во введении в пористые носители жидких экстрагентов, обеспечивающих высокую избирательность к комилексообразующим металлам. В качестве экстрагентов возмой(но исполь зование нейтральных и катионных фос форсодержащих экстрагентов, а в качестве носителей применяют-пористые тела органической или иеорганичес™ кой природы. Хоровкш кинетика процессов извлечения металлов на жидком экстрагенте, заключенном в поли мерной структуре, является отличительной чер1ой таких сорбентов Ш , Наиболее близким к изобретению по техническому решению является -способ получения фосфорсодержащего комплесообразующего сорбента путем введения в структуру макропористого conojn-iMepa стирола и дивинилбеНзола (ДВБ) фосфорсодержащего экстрагента из его раствора в органическом раст верителе. Благодаря известному способу возможно получение сорбента с высоким содержанием экстрагента. Ка показали исследования, способ позво ляет ввести до 1 г/г сополимера э к с тр агента (см„ та бл„ 1) р , Недостатком известного способа Я7зляется наличие большого количестсвободного экстрагента, который не связан с полимерной структурой и легко теряется в процессе гидрометал лургического извлечения особенно- т5ри высоких ско-ростях прохождения раствора через колонку.Проведе1 пые иссле дования показали, что содержание сво бодного экстрагента достигает 70 вес.% (см, табл. 1)„ В результате из-за низкой стабильности данных сор бентов происходит загрязнение целевых продуктов ионообменного концент- рирования„ К недостаткам способа этносятся также невысокие сорбцион-«ые показатели получаемых сорбентов (см„ табл. 2 и 3). Целью изобретения является повышение стабильности и улучшение сорб ционных характеристик сорбента. 2 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения фосфорсодержащего комплексообразующего сорбента путем введения фосфорсодержащего экстрагента из его растзора в органическом растворителе в структуру макропористого сополи-мера, в качестве -макропористого сополи -1ера используют полимер, с-тирола с дивинилбензолом, содержащий группы фосфонистой или фосфоновой кислоты. Способ получения сорбента состоит в том, что сополш }ер стирола с дивинилбензолом с фосфонистыми ио)югенными группами (катионит СФ-3) или с фосфоновыми группами (катионит СФ-5) обрабатывают раствором ф(зсфорсодержащего экстрагента (трибутилфосфата-ТБФ, триоктилфосфиноксидаТОФО) в среде органического растворителя (этанол, бензол) в течение нескольких часов в статических условиях., Затем избыток растворителя отфильтровывают, а сорбент выс-шивают. Пример 1 . В конически реактор поме1иают 150 мл катион)1-та СФ-3 (макропористьш сополимер стирола с 20% ДВБ, содержащий фосфонистые группы;, содержащие порообразователи 80%; катионит стандартизован в цикле вода - 3% NaOH - вода - 3% НС1 вода,, высушен в вакууме) (заливают 200 мл 50%-ного раствора ТБФ в этаноле и выдерживают в течение 4 ч в статических условиях, отфильтровывают и сушат в вакууме. Характеристики полученного с орбента: содержание фосфора 3,46 м11/г; содержание ТБФ 24 вес.%. Пример 2. В условиях г:о примеру 1 катионит СФ-3 заливают 0%ным раствором ТОФО в этаноле. Y.aрактеристики полученгюго сорбента: содержание фосфора 3,49 мМ/г; содержание ТОФО, 37,6 вес.% Пример 3. В условиях по примеру 1 катионит СФ-5 (макропористый сополимер стирола с 20% ДВБ, содержащий фосфоновые группы; содержание порообразователя 80%, катионит стандартизован в цикле вода - 3% NaOH вода - 3% НС1 - вода, высушен в вакууме) заливают 50%-ны1У1 раствором ТБФ в бензоле. Характеристики полученного сорбента; содержание фосфора 3,45 мМ/г; содержал-п-ie ТБФ 21 вес.%. В табл. Т-3 даны результаты сравнительного исследования прочности

31081

удерживания экстрагента (активной фазы) и сорбционные характеристики сорбентов (ТБФ), СФ-З(ТОФО) и СФ-55(ТБФ), полученных-согласно примерам 1-3, а также сорбента СДВ g 20/80 (ТБФ - бензол, диэтилгексилфосфорная кислота - ДЭКФК - этанол), взятого в качестве известного 2J , Распределение экстрагента между полимерной фазой и водой исследуют 10 методом изотерм при 20 С, перемешивают, соотношение фаз Ж:Т 250, 500, 550, 600, 750, 800, 900, 1000, 5000, 10000, время ко-нтакта 7 дн. Сорбцию иО -ионов проводят методом 15 изотерм из растворов 0,2н. и 1н. азотной кислоты при 20С, в статическом режиме, соотношении фаз Ж:Т 250, время контакта 14 дн.

Содержание различных форм ТБФ и 20 ТОФО в сорбентах приведено в табл.1. Таким образом, использование фосфорсодержащего катионита СФ-3 или СФ-5 позволяет (см. табл. 1) значительно увеличить количество раство- 25 ренного в полимере экстрагента, включая и необратимо связанньш, до 80100%, который вымывается исключительно медленно, и, тем самым, свести до нуля содержание свободного, легко Q вымываемого экстрагента. Это позволяет улучшить сорбционные характеристики сорбентов по сравнению с сор 6 ентами на основе нейтральных сополимеров. ,- Параметры сорбционного равновесия

в области малых концентраций UO Ионов из 0,2н. азотнокислых растворов (

. 0,3 мг/мл) приведены в табл. 2. Так, в области 0,2 н. HNO наблюдается увеличение предельных коэффициентов распределения PQO в 3,5-12 раз

1824

по сравнению с известным способом, а констант обмена К - в 1,15-2,5 раз Параметры сорбционного равновесш

в области малых концентраций UOrионов из 1 н. азотнокислых растворов

(--тех мг/мл). В области 1 н. HNOj также прослеживается зна ительное улучшение параметров сорбции по сравнению с известным способом, например PQ.J увеличиваются в 4-19 раз а константы обмена - в 2,6-7,5 раз (см. табл. 3),

Таким образом, предлагаемый способ получения фосфорсодержащего комплексообразующего сорбента позволяет практически исключить вымывание экстрагента, потерю его с водной фазой и загрязнение конечного продукта ионообменного концентрирования а также значительно повысить сорбционные параметры по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ прост в аппаратурном оформлении, не требует много времени, позволяет получить сорбент с равномерно нанесенной активной фазой.

За базовьй объект принят исходный модифицируемый катионит СФ-3 (содерж-ит группы фосфонистой кислоты) и катионит СФ-5 (содержит группы фосфоновой кислоты);. Их сорбционные характеристики, как показали исследования, значительно хуже, чем для сорбентов, полученных по предлагаемому способу.

В табл. 4 приведены параметры сорбции катионита СФ-3 и СФ-5 для 0,2 н. и 1 н. HNO. Сорбцию U0|ионов проводят в условиях, идентичных для сорбентов, полученных по предлагаемому способу.

Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРСОДЕРЛедЕГО КОШЛЕКСООБРАЗУЮЩЕГО СОРБЕНТА путем введения фосфорсодержащего экстрагента из его раствора в органическом растворителе в структуру макропористого сополимера, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабх-шьности и улучшения сорбционных характеристик сорбента, в качестве макропористого сополимер л используют сополимер стирола с дивинилбензолом, содержащий группы фосфонистой или фосфоновой кислоты.

Известньй СДВ 20/80 (ТВФ-бензол)

Предлагаемьш по примеру 21000 162000

200 850

24

7CI

30

394000

88000

520

1500 : ПараметрI Катионит Предельный коэффи- СФ-3 циент распределения, Р СФ-5 Константа СФ-3 обмена, К, г/мМ СФ-5

HNO 0,2 н. ,0 н. 15400055000 300007200 1100450 2АО160