Способ извлечения никеля из водных растворов Советский патент 1989 года по МПК C02F1/42 C01G53/00 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/16 

Изобретение относится к способам извлечения никеля из водных растворов солей никеля и может быть использовано при очистке сточных вод гальванических производств.

Целью изобретения является повышение эффективности и ускорение процесса извлечения никеля из водных растворов.

Пример. Исходными веществами для изготовления анионита являются: кварцевый песок, стеклянный бой или металлическая стружка. Эти материалы являются носителями ионообменно с сополимера-анионита (сополимера 0-винилового эфира диметилглиоксима с 0-акриловым эфиром диметилглиоксима) .

Получение анионита (сополимера 0-винилового эфира диметилглиоксима

с 0-акриловым эфиром диметилглиок- сима) проводят следующим образом.

Получение 0-виниловйго эфира диметилглиоксима формулы

Н.С - С - С - СИ, If II

Н-0- N N-0-CH

II

сн.

со

в круглодонную колбу емкостью 0,5 л, снабженную мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром, загружают 11,6 г (О,1 г-моль) диметилглиоксима в 100- 150 МП абсолютного растворителя (ацетон:метанол 1:1), металлический натрий 4 г (0,1 г-моль)..Нагревают реакционную массу до 55-60 С и прикапывают 8,05 г (0,1 г-моль) эти- ленхлоргидрина. Реакционную массу кипятят 3-4 ч при постоянном перемешивании, затем реакционную массу охлаждают до комнатной температуры.

со со

фильтруют, разбавляют водой три раза по 100 МП и экстрагируют пять раз по 100 МП серным эфиром. Эфирный сло сушат безводным сернокислым натрием и эфир отгоняют подвакуумом. Далее проводят дегидратацию образовавшегося гликолевого эфира ацетофенонксима Для этого последний в количестве 15,6 г (0,1 г-моль) загружают в KoJi- бу емкостью 0,5 л, снабженную обратным холодильником, туда же загружают 13,6 г (0,1 г-моль) кислого сернокислого калия. Реакционную смесь кипятят 1,5-2 ч. По истечении указан- него времени реакционную колбу охлаждают до комнатной температур и сливают целевой продукт О-виниловый эфир диметилглиоксима,который после перегонки в вакууме представляет со- бой бесцветную маслянистую жидкость

с Т

О К14П

108 С (при 2 мм рт. ст.

Выход 99,4 г) 70% от теоретического (d 1.,2342, 1,3913).

Данные элементного анализа.

Вычислено, %: С 50,70; Н 70,4; N 19,72.

C HjoNjOt

Найдено, %: С 50,72.; 50,69; Н 7,05, 7,03, N 19,72i 19,74.

Молекулярная масса: найдено 142,02, 141,09; вычислено 142,0.

0-виниловый эфир диметилглиокси

ма растворяется в ацетоне, серном эфире, четыреххлористом углероде, нерастворим в воде. Строение 0-ви- НШ1ОВОГО эфира диметилглиоксима подтверждено, во-первых, элементарными методами анализа, во-вторых, химическими методами иодирования, броми- рования по ненасыщенной связи, в- третьих, присутствием в ИК-спектре синтезированного соединения полосы поглощения в области 1640-1624; 970-940 и 860-840 см , отвечающей валентным и деформационным колебаниям связей С-С и С-Н непредельного радикала, а также полосы около 1640 см- , которая соответствует

колебаниям связей и полосы около

925 см , которая соответствует колебаниям простой эфирной связи, В спектре присутствует полоса 1075-1080 и 3400 СМ , .характерная для гидроксил ной группы.

Получение 0-акрилового эфира диме тилглиоксима формулы

С - НО С fi

N

С

к

N

-СН,

-О - С

(I

о

СН СН III

g 5 0

5

0

5

0

5

0

в круглодонную колбу емкостью 1,0 л, снабженную мешалкой, обратным холодильником, капельной воронкой и термометром, загружают раствор 11,6 г (О,1 г-моль) диметилглиоксима в 100- 150 МП абсолютного органического растворителя (50% ацетона + 50% этанола) , металлический натрий 40 г (О,1 г-моль). Нагревают реакционную массу до 35-40 С и при перемешивании прикапывают 9,05 мл (0,1 г-моль) хлорангидрида акриловой кислоты. Затем реакционную массу охлаждают до 15-25 С и вьщерживают при этой температуре 2-3 ч при постоянном перемешивании. После чего реакционную смесь фильтруют,разбавляют водой три раза по 100 мл и экстрагируют пять раз по 100 МП серным эфиром. Эфирный слой сушат безводным сернокислым натрием и эфир отгоняют под вакуумом. В колбе остается бесцветная вязкая жидкость, которая после вакуумной перегонки имеет Тц„п 11l C/2 мм рт. ст. получено 11,06 г (65% от теоретического) 0-окрилового эфира диметилглиоксима: d 1,3112, п 1,3925.

Данные элементного анализа.

Вычислено, %: С 49,А1; Н 5,88j N 16,47.

С,

НаГадено, %: С 49,43; 49,40; Н 5,90; 5,87 N 16,49; 16,46.

0-окриловьм эфир диметилглиоксима растворяется в смеси ацетона и спирта (1:1), диметилсульфоксиде, диметил- формамиде, ацетонитриле, диоксане, нерастворим в воде.

Молекулярная масса: найдено 170,01, 169,99; вычислено 170,00.

Содержание синтезированного соединения подтверждено, во-первых, элементарным методом анализа, во- вторых, химическими методами иодирования и бромирования по насыщенным связям, в-третьих, присутствием в ИК-спектре синтезированного соединения полосы поглощения в области 1640-1626 см - 970-940 см и 860- 840 см- , отвечающей валентным и деформированным колебаниям связей и С-Н непредельного радикала, а так

5

же полосы около 1645 см- , которая соответствует колебаниям связи полосы около 1720 см , которая соответствует колебаниям сложной эфир ной связи и, наконец, полосы около 1750 , которая соответствует колебаниям связи. К тому же в спектре имеются полосы около 1075- 1080 и около 3400 , характерные для гидроксильной группы.

Затем готовят смесь 0-винилового эфира диметилглиосима с 0-акриловым эфиром диметилглиоксима, полученным по описанным методикам в следующем исходном соотношении: берут 5,68 г (40 вес.%) 0-винилового эфира диметилглиоксима и смешивают с 11,2 г (60 вес.%) акрилового эфира диметилглиоксима, после чего к данной смеси добавляют 20-50 г носителя (кварцевого песка, стеклянного боя или металлической стружки), все хорошо перемешивают в фарфоровой чашк и помещают в термошкаф с температурой ЭО-ЮО С. При этой температуре вьщерлмвают, температуру повьппают до 180-200 С и продолжают процесс еще 3,3-4,0 ч, В результате носитель (например, кварцевый песок) покрьшается светло-желтой пленкой анионита (сополимера 0-винилового эфира диметилглиоксима с 0-акриловым эфиром диметилглиоксима указанной формулы I). Образовавшийся ком носителя, покрытый пленкой анионита дробят до размера частиц 1-2 мм. И еще вьщерживают на воздухе 0,2- 0,5 ч с тем, чтобы частицы не слипались между собой.

Процесс очистки проводят в последующей методике. Через навеску смол равную 20 г фильтруют кадмиевый раствор, рН которого равна 4. Состав раствора, г/л:

Никель1,5

Кадмий190

Цинк40

Процесс фильтрования производят со скоростью 1,0-1,2 мл/см /м. Чере смолу пропускают 12-18 объемов раствора на 1 объем смолы, т.е. сорб

0

5

0

5

0

5

цию проводят до тех пор, пока концентрация никеля в растворе не достигнет исходного значения. После этого смолу промывают 1,5 объемами воды.

Десорбцию проводят 2 н. при скорости фильтрации 0,4 - 0,6 МП/см мин. Одновременно, для сравнения, проводят сорбционную очистку ионитами, содержащими амино- карбоксильные группы, а также применив в качестве сорбента 0-винило- вый эфир диметилглиоксима с 0-акриловым эфиром диметилглиоксима.

В таблице приведены результаты испьП-ания по известным и предлагаемому способам извлечения никеля.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что сокращается время процесса сорбции за счет увеличения более чем в 2 раза динамической емкости сорбента по никелю и концентрации никеля в десорбате при одновременном снижении расхода реагентов.

Формула изобретения

Способ извлечения никеля из водных растворов, включающий контактирование сорбента с раствором, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения эффективности процесса за счет повьшения динамической емкости сорбента, в качестве сорбента используют сополимер 0-винилового эфира диметилглиоксима с 0-аирило- вым эфиром диметилглиоксима следующей структуры:

-СНд-СН- С-0

I о

к

N

С-СНз с-CHj

N-OH

где m - 30, п - 50.

Полная динамическая емкость по Ni мг/г

Расход де- сорбента для 100% вымывания Ni, мг-экв.серной

кислоты

мг-экв Ni

Концентрация

Ni в товарной

фракции элюата, г/л

46,8

95,6

28,2

22,4

11,18

23,5

Изобретение относится к области очистки сточных вод и позволяет повысить эффективность процесса и сократить затраты по времени на извлечение никеля из растворов гальванических производств. Сущность изобретения заключается в том, что раствор, содержащий никель, контактирует с сорбентом, представляющим собой сополимер О-винилового эфира диметилглиоксима с О-акриловым эфиром диметилглиоксима. 1 табл.