Способ получения суспензий ионообменных смол Советский патент 1961 года по МПК C08F6/24 B01J20/26 B01J39/18 

При проведении в больших масштабах процесса сорбции из растворов неподвижным или движущимся слоем ионита, обычно используют сорбенты с размером зерен от 0,3 до 1-2 мм. При этом промежуток времени до установления полного сорбционного равновесия в ряде случаев измеряется несколькими часами.

Известно, что при всех прочих равных условиях затрата времени .на установление сорбционного равновесия тем меньше, чем меньше величина зерен сорбента. Однако применение сорбентов с размером зерна менее 0,1 мм встречает ряд препятствий, обусловленных гидродинамическими соотношениями.

При статическом варианте сорбции коллоидным порошком ионита возникают затруднения с разделением твердой и жидкой фаз.

До настоящего времени неизвестны методы, позволяющие получать в органических средах стойкие суспензии ионообменных смол, сорбционные свойства которых не изменяются при образовании суспенз..

Предложенный новый способ получения суспензий ионообменных смол заключается в том, что, с целью получения устойчивых суспензий, ионообменные смолы с величиной зерен от 0,07 до 0,1 мм подвергают предварительной обработке гидрофобизирующими алкил-или арилпроизводными кислот, например фосфорной или алкилбензилалкиламинами, или производными четвертичных аммониевых оснований, с последующим диспергированием в органических растворителях, не смешивающихся с водой.

С помощью описанных суспензий осуществляется процесс, подобный экстракции жидкими ионитами или другими экстрагентами, обладающий всеми преимуществами жидкостного экстракционного процесса.

Органические суспензии ионитов сохраняют устойчивость при многократной обработке их кислотами или щелочами, опи не смешиваюгся

№ 143555- 2 с водными,,1 астворамй, очень быстро расслаиваются и их характеристика практически не изменяется во времени.

Экстракций органическими суспензиями сорбента стала возможной в -результауейабнаружения ранее неизвестного явления, состоящего в том, что если в тонкоизмельченный сорбент ввести путем пропитки 0,1-0,2 мЕ1г алкйлфосфата, алкилдиалкилфосфата или диалкил- и арилпроизводных Кислот серной, фосфорной и других, в которых присутствие соответствующих алкильных или арильных .радикалов обеспечивает плохую растворимость их в воде, то ионит образует очень прочные суспензии в среде органических растворителей, таких как керосин, бензол, различные углеводороды и их производные.

Для получения органических суспензий катионитов (КУ-2, РФ, СГ-1 и др.) тонкоизмельченный катионит, с размерами зерна от 0,07 до 0,1 жж, обрабатывают органическими растворителями например керосином, содержащим не растворимые в воде амипосоединения, например триалкиламины и производные четвертичного аммониевого основания.

Для получения устойчивой суспензии катиопитов в керосине, достаточно ввести на 1 г катионита 20-50 мг триоктиламина или эквивалентного количества других алкиламинов.

Оптимальная доза гидрофобизирующих органических соединений, необходимых для создания устойчивых соединений, при прочих равных условиях зависит от величины зерен сорбента.

Так, например, при средней величине зерна катионита КУ-2- 0,13 мм, необходимое для гидрофобизации количество триоктиламина составляет 0,09 мЕ1г, при средней величине зерна 0,067 это количество составляет 0,28 мЕ1г.

От общей ионообменной емкости катионита КУ-2 составляющей 3, 5 гидрофобизирующая добавка алкиламииа занимает всего лишь 0,1-0,2 },iElz. Сорбционные свойства катионита КУ-2 и больщинства других ионитов, приготовленных в виде органической суспензии, почти не изменяются.

Для приготовления устойчивых органических суспензий анионитов АН-2Ф, ЗДЭ-10П, AM, АМП, ВП-1 и др. применяют н)ироко доступные алкилсульфаты типа додецилсульфата, порошок «Новость (алкилсульфокарбоксильные соединения) моноалкил-и диалкилфосфаты и, R частности,. ди-2-этилгексилфосфорную кислоту.

Введение гидрофобизирующей добавки в количестве, достаточном для образования стойких суспензий в керосине занимает всего 4-5% общей ионообменной емкости ионита (0,1-0,2 мЕ1г.

Затрата времени, необходимого для установления полного сорбционного равновесия нри экстракции органическими суспензиями ионитов, даже для таких крупных ионов как нолимолибдаты, ванадаты и другие тяжелые металлы снижается в 10-20 раз по сравнению с крупно-зерненными сорбентами. Так, например, при сорбции молибдена анионитом AM при продолжительности контакта 1 час - сорбционная емкость составляет:

при величине зерна от 1,6 до 0,6 лш-10,5 мг/г, при величине зерна от 0,6 до 0,3 мм- 15,5 мг1г, в органической суспензии в керосине (размер зерна от 0,1 до 0,075) 150 мг/г.

Значительное улучшение кинетической характеристики тонкодисперсных органических суспензий ионитов сравнительно с зернеными сорбентами, обычно применяемыми для сорбции из растворов, позволяет существенно сократить единовременную загрузку ионита.

Для приготовления органических суспензий ионитов можно воепользоваться мелкими фракциями сорбента, являющимися обычно отходами при производстве ионообменных смол.

Экстракция органическими суспензиями ионитов может быть оформлена известным образом, как непрерывный процесс в аппаратах, обычно применяемых для жидкостной экстракции.

Пример: Разделение циркония от гафния при помойки органических суспензий катионитов.

Разделение циркония и га.фпия суспензией КУ-2 в кероснпе производят из фторсульфатного раствора циркония, содержащего окиси циркония- 50 г/л, фтора- 10 г1л и гафния 1% по отнощению к цирконшо с общей кислотностью 120 г1л. Применяют суспензию, содержащую 30-50 г КУ-2 на 100 мл керосина.

Регенерацию суспензии КУ-2 производят 7%-ным раствором кислоты при отношении к суспензии 3: 1. Коэффициент однократного разделения циркония и гафния находится в пределах от 3 до 5- Продолл ительность контакта 1-2 мин.

Разделение водной и органической фазы при использовании суспензии в 4-5 раз быстрее, чем трибутилфосфата и азотнокислых растворов и при этом не образуется третья фаза.

Полученные таким методом циркониевые фракции содерлсат менее 0,03% гафния по отношению к цирконию, а гафниевые фракции содержат 0,5Vo циркония но отношению к гафнию.

Описанный способ разделения циркония и гафния при помощи органической суспензии КУ-2 по производительности и другим показателям значительно превосходит все известные ионообменные и экстракционные методы разделения этих элементов.

Предмет изобретения

Способ получения суспензий ионообменных смол, отлнчающийс я тем, что, с целью получения устойчивых сусиензий ионообменные смолы с величиной зерен 0,07-0,1 мм подвергают предварительной обработке гидрофобизирующими алкил-или арилпроизводными кислот, например, фосфорной или алкил- бекзилалкиламинами, или производными четвертичных ам.мониевых основани, с последующим диспергированием в органических растворителях, не смешиваюн1ихся с водой.

- 3 -№ 143555