Способ извлечения ртути из растворов Советский патент 1992 года по МПК C02F1/42 

Изобретение относится к гидрометаллургии и очистке сточных вод химических предприятий и может быть использовано при сорбции ионов ртути из растворов солей на фосфорсодержащих катионитах.

Цель изобретения - повышение степени извлечения ртути и удешевление способа.

Способ осуществляют путем сорбции ртути на фосфорсодержащем катионите, имеющем следующую структурную формулу: ВПЭВПЭ

|-СН2-СН-СН2-СН-СН2-СНВПЭ « 3 :

При этом сорбцию ионов ртути ведут при рН 2,7-4,3. Фосфорсодержащий катио- нит представляет собой сополимер фосфорилированного поливинилхлорида (ФПВХ) и вторичного полиэтилена (ВПЭ), полученного в присутствии инициатора перекисного типа (перекись бензоила, лаураида, пероксимон, дикумилперекись) при соотношении ВПЭ:ФПВХ - 1:10-0,1. В качестве вторичного полиэтилена используют отходы полиэтилена, подвергнутые диспергированию в экструдере при 50-90°С (или на вальцах). На вальцах и в экструдере происходит прививка на вторичный полиэтилен фосфорилированного поливинилхлорида. Изменяя количества привитого ФПВХ, легко регулируется степень сшивки полимеров, что дает возможность получать на основе ВПЭ и ФПВХ катионообменные смолы (КИС) заранее заданной структуры. Сшитая структура полимеоа и наличие функциональных групп (-Р-ОН, - СООН, обеспечивают комплексообразование Нд . Соотношение матрицы ВПЭ и ФПВ X и температура влияют на степень структурирования ВПЭ. Поскольку вторичный полиэтилен он

-СН2-СН2-СН2-СН-СН2-СН-СН2-СН-СН- -СН2-СССН i-o

содержит перекисные, гидроксильные, карбоксильные и другие функциональные группы, в присутствии инициатора и другого

(Л

С

vj

ho со

1

полимера при 50-90°С, да еще и в присутствии механических нагрузок (вальцы, экстру- дер) происходит химическая прививка и сшивка ВПЭ. Полученные образцы КИС идентифицированы методом И К- спектроскопии. Привка ФПВХ и ВПЭ приводит к .образованию трехмерной структуры, нерастворимой в растворителях, характерных для ВПЭ и для ФПВХ.

КИС набухает в таких растворителях, как толуол, бензол. Анализировали КИС на содержание фосфора и хлора. Методами ИКС показано, что есть изменение валентных колебаний углеродного скелета, вэлен- ных колебаний связей С-С. маятниковых колебаний СН2, леформационных неплоских колебаний связи СН в алкенах, валентных колебаний связей СН-метиленовых групп, деформационных колебаний связи С- Н 5р3-гибридизацией.

После прививки ФПВХ и ВПЭ появляется возможность к комплексообразоеанию привитого ВПЭ.

Увеличение температуры, времени реакции, соотношения компонентов приводит к образованию сшитых структур, не обладающих такой эффективной комплексообразу- ющей способностью из-за процессов разрушения ФПВХ. Снижение или повышение параметров рН ниже или выше заявленных также не дает нужного эффекта по селективному извлечению Нд и при условиях, отличных от заявляемых в способе извлечения ртути, приводит к ухудшению извлечения ртути.

Применение отходов производства ПЭ и ПЭ-пленки после эксплуатации, а именно с необходимым количеством функциональных групп (ОН-, CIOH-, двойных связей, циклов и т.д.), позволяет получать КИС путем прививки ФПВХ.

Опыты по извлечению ионов ртути из водных растворов их солей ведут в статических условиях из искусственных растворов с концентрацией ионов ртути 5 мг/л; навеска катионита 0,5 мг - 0,5 г; объем раствора 1; время сорбции 4 ч; температура 20°+ 1°С; рН 2,7-4,3.

Данные по условиям получения катионита и условиям извлечения, а также степени адсорбции ртути (в %) представлены в табл.1-3.

Пример 1. К 100 мае. ч. вторичного полиэтилена степени дисперсности 1,1-1,3 мм добавляли 0,5 мае. ч. перекиси бензоила и 10 мае. ч. фосфорилированного поливи- нилхлорида с содержанием фосфора 6,95 %, а хлора - 21 %. Смесь перемешивали на вальцах в течение 2 мин при 90°С. По мере перемешивания отбирали пробы на растворимость и степень прививки ФПВХ. Через 2 мин испытывали КИС на содержание фосфора, хлора, растворимость, набухаемость в воде, определяли процент влажности, степень прививки ФПВХ и ВПЭ и степень дисперсности полученной КИС, а также испытывали КИС на механическую прочность и определяли осмотическую стабильность, сорбцию ионов ртути, цинка, меди и объемную

0 емкость.

В литровый мерный стакан помещали раствор, содержащий ионы ртути (5 мг/л), и вводили туда 0,5 мг КИС в виде измельченного сополимера при соблюдении соотно5 шения ВПЭ:ФПВХ 1:0,1. При строго определенном рН проводили тщательное перемешивание (скорость мешалки 100-150 об./мин). Наблюдали за раствором. Отбирали пробы через каждые 5 мин и определяли

0 содержание ионов ртути объемным титро- метрическим методом с диэтилдитиокарба- матом. рН изменяли в пределах 2,7-4,3, испытания проводили также и при других значениях рН. Концентрацию ионов ртути и

5 количество введенной КИС меняли в пределах 4-5,5 мг/л, а концентрацию КИС - от 0,5 мг/л до 0,5 г/л.

Результаты представлены в табл. 3. Результаты анализа сведены в табл. 1

0 под примером 1, а результаты по извлечению ионов ртути - в табл. 3 под примером 1. Пример 2. В отличие от примера 1 соотношение ВПЭ:ФПВХ 1:1, температура смешения на вальцах 75°С, время смеше5 ния 20 мин, а количество перекиси бензоила 5,0 мае. ч. на 100 мае, ч. ВПЭ. Анализ результатов прививки представлен в табл. 1, под примером 2, а результаты по извлечению ионов ртути сведены в табл. 3 под примером

0 2. Так же, как и в примере 1, проводят испытания на механическую прочность КИС, осмотическую стабильность КИС, объемную емкость катионита, а также оценивают сорбцию ионов ртути из растворов по той же методике и в той же последовательности, что и в примере 1. В отличие от примера 1 используют другое соотношение ВПЭ и ВПВХ в сополимере КИС, а также другие концентрации ионов ртути и КИС в раство5 ре. Результаты испытаний при различных рН, концентрации ионов ртути и количество введенной КИС представлены в табл. 3 под примером 2.

Пример 3. В отличие от примера 1

0 соотношение в примере 3 брали ВПЭ:ФПВХ 1:10, время и температура смешения на вальцах 30 мин при 50°С соответственно, количество перекиси 10 мае. ч, на 100 мае. ч. Свойства полученного полимерного катионита представлены в табл. 1 и 3 под примером 3.

Примеры 4 и 5. В отличие от примеров 1-3 брали запредельные количества ФПВХ, температуру выше 9°С и ниже 50°С, время 1,0 и 40 мин соответственно, количество перекиси изменяли от 0,1 до 10,5 мае. ч. соответственно.

Годовой экономический эффект обус-5 ловлен улучшением свойств катионита, полученного из отходов ПЭ, а также эффектом по извлечению Нд +2 из растворителей .

Формула из обретения

1. Способ извлечения ртути из растворов путем сорбции на фосфорсодержащем

катионите, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения ртути и удешевления процесса, в качестве фосфорсодержащего катионита используют сополимер фосфорилированного поливинилх- лорида и вторичного полиэтилена, полученный в присутствии инициатора перекисного типа при их массовом соотношении 1:10-0,1, при этом сорбцию ведут при рН 2,7-4,3.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве вторичного полиэтилена используют отходы полиэтилена, диспергированные вэкструдере.

Таблица

Таблица2

Изобретение относится к очистке растворов от ртути сорбцией на фосфорсодержащих катионитах и позволяет повысить степень извлечения ртути и удешевить процесс. Способ осуществляют сорбцией на фосфорсодержащем катионите - сополимере фосфорилированного поливинилхлорида и вторичного полиэтилена (ВЭ), полученном при их массовом соотношении 1:10 - 0,1 в присутствии инициатора перекисного типа, при этом сорбцию ведут при рН 2,7-4.3, а в качестве ВЭ используют отходы полиэтилена, диспергированные в экструдере. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Условия сорбциирН среды 2,7 «1 4,3 2 А,8 2,7 4 4,3 2 «.,8 2,7 «,3 2 4

Количество ионов

.5554 5,5 5 5 5 A 5,5 5 5 5 4 5,5

Концентрация КИС 0,5 0,5 0,5 0,40,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,5 Время сорбции,ч 444354443544 . 4 . 3 5

Свойства КИС

Механическая

прочность,98,8 98,8-98,8 98 98 98,8 98,6 98,7 98,1 98,2 98;4 99 98 98 98,1

Осмотическая

стабильность,% 98 98 9898 98 99,5 99,6 99,6 98 97 98,7 99 9Й.1 98,3 98,6

Сорбция ионов

ртути, 85 85,285,5 82 80 99,9 99,9 99,9 82,5 СЗ 99,9 99,999 80,782,9

Объемная ем- кость 7,8 7,8 7,8 7,67,66 7,9 7,9 7,917,9 7,927,8 7,9.7,91 7,7 7,8

Таблица