Способ получения неорганического сорбента для извлечения соединений бора из растворов Советский патент 1984 года по МПК B01J20/06 C01B35/02 

Изобретение относится к химической техно логин, конкретно к способам получения неорганических, селективных к бору сорбентов на основе гидроксида циркония, и может бы использовано в процессах синтеза сорбентов, применяемых для извлечения бора из природ ных и сточных вод, контурных и трапных вод АЭС и морской воды. Известен способ получения органического сорбента, предназначенного для извлечения бора из сложных по составу растворов 1. Однако полученные по нему сорбенты не обладают достаточной селективностью по борат-иону на фоне макроколичеств других анионов. По авт. св. № 655413 известен способ получения неорганического сорбента для извлечения бора из растворов путем осаждения геля гидроксида циркония из водного раствора соли последнего в присутствии осадителя, гранулирование геля замораживани ем с последующим размораживанием (криогрануляцией) и сушкой полученных гранул 2 Получаемый по данному способу сорбент обладает удовлетворительными для использова ния в многоциклишом сорбционном процессе свойствами, однако его коэффициент распределения по В2О(К) и статическая обменная емкость (СОЕ) относительно невыс ки: 33-40 мл/г и 42-57 мг /г соответственно. Целью изобретения является повышение емкости и селективности неорганического сорбента по отноше)1ию к бору. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганического сорбента для извлечения соединений бора из растворов, воздушно-сухие гранулы сорбента дополнительно подвергают гидротермальной обработке в кипящем растворе гидроксида натрия с концентрацией 1,0-5,0 моль/л. Кроме того, гидротермальную обработку ведут в течение 2-4 ч. Технология предлагаемого способа получения сорбента заключается в следующем. Воздушно-сухие гранулы неорганического сорбента, представляющего собой криогранулированный гидроксид циркония, подвергают гидроте мальной обработке в кипящем растворе натриевой щелочи (1-5 моль/л) в течение 2-4 ч., Приведенные режимы являются оптимальны ми для получения сорбента с повышенной се лективностью и обменной емкостью по отнош нию к бору. В табл. 1 приведены ионообмен ные свойства сорбента в зависимости от времени обработки в кипящем 2 моль/л раство натриевой щелочи, а в табл. 2 - характерист ки сорбента после обработки в течение 3 ч растворах гидроксида натрия различной концентрации. СОЕ и Kj приведены для сорбции бора в статических условиях из сточных вод состава, г/л: 1,03; СаО 1,5; ЗОд 0,7; рН 9,0, при соотношении объема раствора в мл к массе сорбента в граммах, равном 100, и продолжительности контактирования 6 ч. Оптимальным временем обработки воздущносухих образцов в гидротермальных условиях является интервал 2-4 ч. 1 При продолжительности гидротермальной об(работки менее 2 ч поверхность сорбента не полностью насыщается ОН группами и улучшения ионообменных характеристик сорбента не наблюдается. При продолжительности обработки более 4 ч непроизводительно тратится энергия на обработку и начинается разрушение структуры сорбента за счет проникновения щелочи вглубь, что также приводит к ухудшению ионообменных свойств сорбента. Таким образом, в том и в другом случаях поставленная цель не достигается. ГидротермапьНая обработка растворами щелочи, содержащими менее 1,0 моль/л NaOH, „. значительного улучшения ионообменных свойств сорбента не дает, а использование растворов NaOH, содержащих выше 5,0 моль/л, приводит к разрушению сорбента, т. е. в том и в другом случаях поставленная цель не достигается. Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами. Пример. Воздущно-сухой сорбент, полученный по известному способу, имевщий при испытаниях в статических условиях на растворе . состава, г/л: СаО 1,5; 804 0,7; рН 9,0, при соотношении раствор: сорбент, равном 100, и времени контактирования 6 ч К i по 33,0 42,6 мг вьщерживают в кипящем 5,0 моль/л растворе NaOH в течение 2 ч, после чего промывают от щелочи и высушивают на воздухь. Повергнутый таким образом гидротермальной обработке сорбент при испытаниях в идент1тчных условиях имеет К 50,8 мл/г и СОЕ 74,4 мг , т. е. Kj и СОЕ увеличились по: отношению к исходным соот-ветственно в 1,54 и 1,75 раза. Пример 2. Воздушно-сухой сорбент, полученный по известному способу, имевший при испытаниях в условиях, указанных в примере I, Kj по 33,0 мл/г и СОЕ 42,6 мг B20:j/r, выдерживают в кипящем моль/л растворе NaOH с обратным холодильником в течение 4 ч, после чего промывают от щелочи и сушат на воздухе. Подвергнутый таким образом гидротермальной обработке сорбент при испытаниях в идентичных исход3и 223554

ных условиях имеет Kj 51,1 мл/г и СОЕ , синтезированные по нему сорбенты обладают 75,2 мг В,,О,/г, т. е. Kj и СОЕ увеличилисьв 1,5-1,8 ршм большими К и СОЕ при изпо отношению к исходным соответственновлечении бора из сложных солевых сред, что

в 1,55 к 1,76 раза.соответственно позволяет эквивалентно сниТехнико-экономическая эффективность пред- 5 зить требуемые для извлечения бора колилагаемого способа заключается в том, чточестна сорбентов.

Таблица 1

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ БОРА ИЗ РАСТВОРОВ по авт. св. № 655413, отличающийс я тем, что, с целью повышения селективности и емкости сорбента по отношению к бору, воздушно-с5гхие гранулы сорбента дополнительно подвергают гидротермальной обработке в кипящем растворе гидроксида натрия с концентрацией 1,0-5,0 моль/л. 2. Способ по п. 1,отличающийс я тем, что гидротермальную обработку ведут в течение 2-4 ч.

О (Исходный)

1

2

3

лажный

4

. 3 4 5 10

5

6

7 О (Исходный) Воздушносухой

57,2 1 39,7 . 38,0 35,7 36,3 36,9 37,9 33,042,6 31.239,7 49,471,7 51.375,4 48,269,4 43,869,4 41,2. 56,5 Таблица