Способ удаления меди из растворов Советский патент 1991 года по МПК C02F1/42 

Изобретение относится к способам извлечения солей меди из водных растворов и может быть использовано для глубокой доочистки сточных вод и природных вод, содержащих примеси меди.

Цель изобретения - упрощение и удешевление процесса при сохранении высокой степени извлечения меди.

Способ извлечения меди осуществляют путем фильтрования через катионит с последующей его регенерацией, при этом в качестве катионита используют клиноптилолит-гейландитовый крупностью зерен 1-1,5 мм при скорости фильтрования 4-5 м/ч.

Клиноптилолит-гейландитовый представляет собой плотную породу вулканического происхождения.

Физические показатели клиноптило- лита-гейландитового приведены в табл. 1.

Химический состав, %: Si02 72,63; AlaPs 12,98; CaO 0,53; MgO 0,18; TCjO 8,29; NagO 1,54; H20 - остальное.,

Использование в качестве катионита клипоптилолита-гейландитового позволяет удешевить и упростить процесс извлечения меди и при этом сохранить высокую степень извлечения.

При одинаковой скорости фильтрования и одинаковой концентрации меди в фильтрате обменная способность по меди у известного катионита (КУ-2) меньше, чем у предлагаемого катионита (клиноптилолита-геиландитового), более чем в 1,4 раза. Это объясняется тем, что кличоптилолит-гейланди- товый задерживает медь как путем ионного обмена, так и путем сорбции оксидов меди на поверхности зерен в зоне, имеющей повышенное значение рН. Зоны с повышенным значением рН образуются за счет взаимодействия (химический состав) оксидов металлов CaO, KgO, Na20 с водным раствором.

Эксперимент проведен на установке, состоящей из двух колонок диаметром 50 мм и толщиной слоя загрузки 0,5 м. Первую колонку загружают изс

ss

&Э Оэ ОЭ

вестным катионитом КУ-2, а вторую - клиноптилолитом-гейландитовым диаметром зерен 1-1,5 мм.

На обе колонки подают сточную воду общим солесодержанием 1000- 1100 мг/л и концентрацией ионов меди 0,4-0,5 мг/л. Фильтрацию через колонки проводят со скоростью 5 м/ч

Данные эксперимента по степени очистки представлены в табл. 2.

На основании полученных показателей произведен расчет по определению стоимости ионообменного материала, необходимого для задержания в течение одного фильтроцикла 1 г-экв Си2+.

Расчет выполнен при содержании меди в исходной воде 0,4 мг/л или 0,00126 г-экв/м3.

Расчетные формулы:

W,

j

ОЕ

где W nn удельный объем ионообмен-

ного материала, м3; ОЕ - рабочая обменная емкость,

г-экв/м . При этом

с ,

где С - стоимость ионообменного материала, необходимого для задержания в течение одного фильтроцикла 1 г-экв Си2+, руб; U - стоимость 1 т ионообменного

материала, руб.

Стоимость ионообменного материала, необходимого для задержания в течение одного фильтроцикла 1 г-экв Си , составляет для КУ-2 321,5 руб, для клиноптилолита-гейландитового 28,6 руб

Как видно из табл. 2, ионообменная способность катионита клиноптилоли- та-гейландитового больше, чем у известного катионита КУ-2. Это позволяет более чем в 1,4 раза реже проводить регенерацию катионита, что упрощает процесс извлечения меди.

На ионообменную способность катионита оказывает влияние крупность ча- грузки и скорость фильтрования.

Оценка влияния крупности загрузки и скорости фильтрования на обмен- ную емкость клиноптилолита-гейландиQ

«;

0

5

0

5

Q .

- 0

5

тового и на его потери при одной регенерации показана в табл. 3.

Результаты показывают, что наибольшая обменная емкость достигается при крупности зерен 0,5-1 мм и скорости фильтрации 3 м/ч. Однако при такой крупности зерен потери кли- ноптилолита- гейландитового во время регенерации составляют 0,5% от первоначально загруженного объема ионообменного материала. Так, например, после ста фильтроциклов останется 50% ионообменного материала от первоначального объема (100%). Это объясняется тем, что фракция диаметром 1 мм выносится через систему подачи воды на очистку при взрыхлении загрузки (во время регенерации).

Как видно, наилучшее извлечение меди по предлагаемому способу достигается при диаметре зерен загрузки 1-1,5 мм и скорости фильтрования 4- 5 м/ч. При этом достигаются минимальные потери ионообменного материала при регенерации 0,1%, а обменная емкость составляет 2,3-2 г-экв/м . При крупности зерен более 1,5 мм обменная емкость уменьшается на 15-30%, что объясняется уменьшением количества действующих активных центров сорбции ионов меди, вследствие уменьшения поверхности контакта сточных вод с загрузкой.

Использование предлагаемого способа удаления меди из растворов позволяет за счет низкой стоимости и высокой обменной способности клиноптилолита-гейландитового удешевить и упростить процесс удаления меди, сохранив при этом высокую степень извлечения меди из высокоминерализованных растворов.. . Формула изобретения

Способ удаления меди из растворов, включающий фильтрование через кати- онит с последующей его регенерацией, отличающийся тем, что, с целью упрощения и удешевления процесса при сохранении высокой степени извлечения меди, в качестве катионита используют клиноптилолит-гейланди- товый крупностью зерен 1-1,5 мм, причем фильтрование осуществляют со скоростью 4-5 м/ч.

Опыт

Свойства

Показатели

Изобретение относится к способам извлечения солей меди из водных растворов и позволяет упростить и удешевить процесс при сохранении высокой степени извлечения меди. Способ осуществляют путем фильтрования сточной воды, содержащей ионы меди через катионит на основе клиноптило- лита-гейлаьдитового с крупностью зерен 1-1,5 мм при скорости фильтрования 4-5 м/ч. 3 табл.

1Объемная масса в во-2,06 донасыщенном состоянии, г/см

2Плотность, г/см2,18

3Пористость, %58-60

4Измельчаемость, % 0,2

5Истираемость, %1,75

6Удельная поверх-65 ность,

7Коэффициент формы3,2 зерен

Табли

Общее соле- содержание 1000Таблица 3

0,5