Сорбент для извлечения ионов ртути из растворов Советский патент 1987 года по МПК B01J20/10 B01J20/22 

Изобретение относится к синтезу рювых сорбентов на основе силикаге- ля и в частности, может быть использовано для сорбции ионов ртути (II) из растворов, содержащих примеси других тяжелых металлов,

Целью изобретения является повы- шение селективности сорбента.

Пример К К Юг кремнезема марки Силохром С-80 (удельная поверхность 80 ) прибавляют раствор 1 л 6 г 3-бромпропилтрихлорсила- на Cl,Si-(CK )Вг в 50 мл толуола, смесь перемешивают и удаляют толуол в вакуумеJ полученный порошок нагре- вают 8 ч при 100 С в сушильном шкафу. Растворяют 2,5 г 2 5 5-димеркапто-1,3,4- -тиадизола в 100 мл этанола и прибавляют к полученному порошку,,смесь нагрева- ют на водяной бане в течение 10 ч. По- лученный сорбент промывают этанолом и сушат на воздухе в течение 5ч. Анализ на содержание углерода дает значение ,82%, серы 0,48%, что соответствует 0,05 ммоль привитого сое Динения на 1 г сорбента (0,4 молекулы на 1 нм ).

Пример2. В условиях примера 1 берут 0,5 г 3-бромпропилтрихлор силана. Содержание привитого соеди- нения составляет 0,03 ммоль/г, поверхностная плотность прививки - 0,2 молекулы на 1 нм,

ПримерЗ. Б условиях примера 1 используют 3,2 г 2 ,,5-димеркапто- ,3э4 тиадиазола. Анализ на содержание серы дает 0,51%, что соответствует Oj05 ммоль привитого соединения на 1 г сорбента (0,4 молекулы на 1 нм ) .

Пример4. В условиях примера 1 берут 0 г силикагеля марки КСК-2 (удельная поверхность 275 MVr) и 4,6 г 3-бромпропилтрихлорсилана. Анализ сорбента на содержание серы дает 156%, что соответствует плотност прививки 0,4 молекулы на 1 нм .

П р и м е р 5. Сорбционные свойства синтезированного сорбента изучены на примере сорбции ионов ртути (II)5 железа (III), свинца (II), ме- ди (11)5 цинка (11), никеля (II), марганца (II), кобальта (II),

В пробирки с притертыми пробками емкостью 25 мл помещают раствор, со- держаш й ионы металла, определенное количество концентрированной азотной или соляной кислот или гидроксида натрия для создания необходимой кислотности раствора и разбавляют водой до объема 20 мл. В пробирки вносят 0,05 г сорбента (полученного по примеру 1) и встряхивают в течение 30 мин на механическом вибраторе при комнатной температуре. Затем сорбент отфильтровывают, измеряют равновесное значение рН. Контроль за распределением ионов металлов проводят по водяной фазе, используя для ионов ртути метод беспламенной атомной абсорбции холодного пара, а для ионов железа, свинца, цинка, меди, никеля, кобальта, марганца - метод атомной адсорбции на приборе Сатурн.

Содержание ионов металла в фазе сорбента рассчитывают по разности между исходной и равновесной концентрациями их в водной -фазе,

Результаты сорбции ионов металлов на кремнеземе с привитым 2,5-димеркапто- 1 ,3,Д-тиадиазолом представле- ны в табл. 1.

П р и м е р.6. Кинетику сорбции изучают на примере ионов ртути (II). Для этого раствор, содержащий 5 мкг ртути (II), встряхивают с 0,05 г сорбента в течение 30 с. 1,2,5 и 30 мин Степень извлечения ртути (II) при зтом 90, 97, 98, 98 и 98% соответственно. Равновесное значение рН ,5

Пример 7. Элюирование ионов ртути (II) изучают в динамическом режиме. Для этого в хроматографичес- кую колонку помещают 0,2 г сорбента, пропускают раствор Hg (II) (5 мкг ионов ртути), подкисленньш до рН 1- 2. Степень извлечения ртути при этом 100%. Затем через колонку пропускают 5 мл раствора элюента и определяют колинество десорбированной ртути (II методом беспламенной атомной абсорбции.

В табл. 2 приведены данные о степени десорбции ртути (II) различньми

элюентами в динамическом режиме. I

Пример 8. В динамических условиях определены коэффициенты концентрирования ртути (II). Дпя этого в хроматографическую колонку помещают 0,2 г сорбента и пропускают раствор ртути (II), подкисленный до рН 1-2 азотной кислотой, со скоростью 5 мл/мин См. Сорбированные . ионы ртути (II) элюируют 5 мл 0,05 М раствора цистеина в 3 М НС1. С увеличением объема анализируемого раствора коэффициент концентрирования линейно увеличивается и достигает значения 2-10 .

отделения рту- cony т ствующих

10

3

П р и м е р 9. Для определения мкости сорбента по ионам ртути в словиях примера 5 используют переенное количество ионов ртути. При Н 1,0-2,0 емкость сорбента составяет 10,8 мг ртути на 1 г сорбента (0,05 ммоль/г).

Пример 10, Для ти (II) от избытка ионов в хроматографическую колонку помещают 0,2 г сорбента и пропускают анализируемый раствор с рН 1,0- 2,0 со скоростью 5-7 мл/мин. Сорбированную ртуть (II) элюируют 9 М НС1.

В табл. 3 приведены данные о влиянии сопутствующих ионов на степень извлечения ртути (II) из растворов предложенным сорбентом.

Пример 11. Для изучения возможности неоднократного использования сорбента в динамических условиях проверены сорбционные характеристики сорбента. Полученные результа- ты показывают, что после 20-кратного 25 использования сорбента емкость его составляет 95% от исходной.

15

20

В табл. А приведены данные по . сорбции ионов ртути (II), меди (II), свинца (II) и кобальта (II) при различных кислотностях среды на дитио- карбаминатном сорбенте на основе кремнезема. Видно, что сродство сорбента к различным ионам близко, что делает невозможным селективное извлечение ионов ртути из растворов, содержащих другие ионы переходных металлов.

Таким образом, по сравнению с известным предложенный сорбент обладает большей селективностью. Он характеризуется сильно различающимся сродством к ионам ртути по сравнению с ионами свинца, железа, марганца, никеля, кобальта, меди, цинка, что позволяет использовать его для количественной сорбции ртути (II) в присутствии ионов тяжелых, а также щелочных и щелочно-земельных металлов

при соотношении 1:(10 -10 ),

Кроме этого, имеется возможность количественного элюирования сорбированных ионов ртути (II), Элюирование достигается малыми объемами элюентов (5 мл), что позволяет осуществлять концентрирование ртути по отношению к исходному раствору. После элюирова13.18286

ния сорбционные свойства сорбента полностью восстанавливаются, что обеспечивает как минимум 20-кратное использование сорбента.

Формула изобретения

Сорбент для извлечения ионов ртути из растворов на основе кремнезема с привитыми азотсодержащими органическими молекулами, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности сорбента, он содержит привитые молекулы 2,5-димер- капто-1,3,4-тиадиазола.

Таблица 1

рн

35

НС1

HNO,

55

рН

1,05

1 ,05

,05

1,15

1,00

1,00

1, 00

1,90

1,90

1,75

1,75

1,75

1,75

1,75

1,75

1,75

1,75

1,0.

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

100

100

10

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

100

87

57

90

100

88

ВНИИПИ

Заказ 2452/6

Производств.-полиграф, пред-е, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1,00 0,99 1,00 1,10 1,00 0,95 0,95 1,95 1,90 1,65 1,75 1,35 1,45 1,50 1,25 1,85 . 1,75

Таблица 4

98

100

97

85

100 99 88

Тираж 510

Подписное

Изобретение касается синтеза новых сорбентов на основе силикаге- ля и может быть использовано для извлечения ионов ртути (II) из растворов, содержащих ионы меди, свинца, железа (III), кобальта и других металлов , и позволяет повысить селективность сорбента. Сущность изобретения заключается в том, что силикагель, обработанный 3-бромпропилтрихлорси- ланом в толуоле и высушенный, прибавляют к раствору 2,5-димеркапто- 1,3,4-тиадиазода в этаноле и нагревают на водяной бане в течение 10 ч. Полученньш сорбент промывают этанолом и сушат. Готовый сорбент содержит 0,03-0,05 ммоль привитого соединения на 1 г сорбента, 4 табл. С 00 ГчЭ 00 о