Сорбент для извлечения ионов бериллия и ртути из растворов Советский патент 1992 года по МПК B01J20/10 

Изобретение относится к химии и может быть использовано для очистки технических вод от наиболее токсичных металлов - бериллия и ртути, до уровня ниже ПДК, а также для концентрирования ртути и бериллия в анализе и микроконцентраций.

Целью изобретения является увеличение полноты извлечения бериллия и расширение диапазона рН извлечения.

Поставленная цель достигается новым сорбентом на основе кремнезема, с коваяентно закрепленной на поверхности а - демител - /3 - пропиламинофосфоновой кислотой. Сорбент получают путем обработки кремнезема, содержащего ковалентно связанный дипропиловый эфир cs-диметил- /3-пропиламинофосфоновой кислоты, одно- нормальным раствором кислоты .

П р и м е р 1. Синтез сорбента, содержащего на поверхности ковалентно связанную с 5Ю2 ft-диметил-/ -пропилзминофосфоновую кислоту, осуществляли следующим образом: смесь 50 г аминопропилового силох- рома С-120 и 100 мл абсолютного толуола помещали в трехгорлую колбу, снабженную двумя воронками и мешалкой и погруженную в масляную баню. Одновременно из двух воронок прибавляли по каплям растворы 10 мл ацетона (оси) в 50 мл безводного толуола и 7 г дипропилового эфира фосфористой кислоты в 50 мл безводного толуола при интенсивном перемешивании и температуре 60±3°С в течение 2 ч. После добавления растворов нагревание продолжали еще4 ч. Охлаждали, осадок отфильтровывали, промывали ацетоном, 50 г сорбента заливали 100 мл однонормального раствора соляной кислоты и прибавляли 25 мл этанола. Смесь выдерживали на шейкере в течение 5 ч, промывали водно-этанольной смесью (10:1 по объему) и окончательно этанолом. Высушивали на воздухе. Кислотность водной вытяжки полученного

Ч|

со

ь 41

ел

сорбента 4,25. Концентрация закрепленных групп 0,20 ммоль/г.

П р и м е р 2, Некоторые свойства предложенного сорбента.

Химическую индивидуальность заявляемого сорбента характеризовали методом ядерного магнитного резонанса высокого разрешения с вращением образца под магическим углом на ядрах Р . В спектре образца присутствует одна линия с химическим сдвигом 9,6 м.д., указывающая на присутствие групп фосфоновой кислоты.

В ИК-спектрах образца наблюдаются полосы, характерные для колебания СНа групп 1 Сим 2880 , 1 а5 2960см 1,5сн2 1465 , NH-групп, дыи 1630 . В области валентных колебаний наблюдается одна широкая полоса, возникающая из-за суперпозиции полос Р-ОН и NH-групп, возмущенных внутри-или межмолекулярной водородной связью.

В соответствии с элементным анализом на фосфор, после разрушения сорбента в щелочи и окисления фосфоновых соединений до фосфатов концентрация закрепленных групп равна 0,20 ммоль/г

Пример 3. В6 колб, содержащих по 0,05 г сорбента, полученного по примеру 1, прибавляли раствор, содержащий 20 мкг бериллия, и раствор азотной кислоты до рН 0,7; 3,4; 3,8; 4 1; 4,7, 6,4. Объем раствора доводили до 25 мл водой. Содержимое колб перемешивали 1 ч. Осадки отделяли фильтрованием. Определяли содержание бериллия в растворе спектрофотометрически по реакции с хромазуролом S в присутствии неионного ПАВ ОП-Ю. Содержание бериллия на сорбенте определяли по разности между количеством введенного бериллия и его концентрацией после сорбции. На основании измерений рассчитывали коэффициент распределения Dg. Результаты расчета приведены в табл.1. Аналогичные измерения проводили для прототипа, полученного по методике. Результаты приведены в табл.1.

П р и м е р 4. Аналогично примеру 3 прибавляли 25 мл раствора нитрата ртути с концентрацией 1 -10 моль/л Результаты приведены Б табл.1,

Как видно из табл.1, извлечение ионов бериллия на заявляемом сорбенте происходит полнее, чем на прототипе, во всем ин- гервале рН сорбции (рН 3,8-6,4) в среднем в 10 раз. Извлечение ионов ртути происходит количественно во всем интервале рН.

Пример 5, В6 колб емкостью 100-500 мл прибавляли раствор, содержащий 2 мкг бериллия, имеющий рН 4,8 Растворы разбавляли водой до 50-500 мл и прибавляли 0,1 г заявляемого сорбента. После перемешивания и отстаивания, растворы упаривали и анализировали на содержание бериллия.

Результаты изучения приведены в табл.2.

Аналогично проводили изучение сорб- ционных свойств прототипа (результаты приведены в табл.2).

Как видно из табл.2, на предлагаемом

сорбенте происходит извлечение ионов бе риллия до концентраций ниже 0,2 мкг/л, т.Р. ниже ПДК (ПДК 0,2 мкг/л), тогда как на прототипе бериллий извлекается хуже и его таточная концентрация в растворе в 32-6

раз выше, чем при использовании заявляв мого сорбента, ПДК в случае использоезтм прототипа не достигается.

Пример 6. В стакан, содержащей 0,1 г сорбента, прибавляли соль бериллия (160

мкг) и кислоту, создавая рН 4,8, Объем раствора доводили до 25 мл. Взвесь перемешивали 2 ч, осадки отделяли фильтрованием и определяли содержание бериллия в растворе. По разности между концентрацией введенного и оставшегося в растворе бериллия находили емкость сорбента. Расчет показал, что емкость заявляемого сорбента 900 мкг бериллия на грамм сорбента. В тех же условиях емкость прототипа в 6 раз ниже и

составляет 150 мкг/г.

Пример. В 13 стаканов емкостью 50 мл помещали 25 мл раствора с концентрацией 1 10 моль/л соли металла с рН 4,8 и прибавляли по 0,1 г сорбента, Содержимое перемешивали 20 мин и в растворе определяли концентрацию металла, после чего известными методами рассчитывали коэффициенты селективности сорбента по бериллию.

Логарифмы коэффициентов селективности заявляемого сорбента к ионам бериллия в присутствии других ионов.

45

50

Как видно из представленных данных, ионы бериллия и ртути селективно извлекаются из растворов в присутствии других ме- таллов.

Таким образом, как видно из примеров 2-4, полнота извлечения ионов бериллия на

заявляемом сорбенте в интервале рН 3,8- 6,4 в 10 раз выше, чем на прототипе, а при рН 4,8 - в 77-86 раз выше. В указанном диапазоне рН извлечение бериллия идет до концентраций ниже ПДК (0,03-0,2 мкг/л). На заявляемом сорбенте диапазон рН извлечения бериллия шире (от 3,8 до 6,4), чем на прототипе (4,7-6.4), Емкость по ионам бериллия на заявляемом сорбенте в 6 раз выше, чем на прототипе. Во всем изученном интервале рН количественно сорбируются ионы ртути (II). Следовательно, указанный сорбент наиболее эффективен из известных

для извлечения из растворов наиболее токсичных элементов - бериллия и ртути. Формула изобретения Сорбент для извлечения ионов бериллия и ртути из растворов на основе кремнезема, на поверхности которого ковалентно закреплены азот и фосфорсодержащие группы, отличающийся тем, что, с целью увеличения полноты извлечения ионов бериллия и расширения диапазона рН извлечения, на поверхности кремнезема закреплены группы амикофосфоновой кислоты формулы ЧСН2)з NH - С(СНз)2 - РОзН2

Изобретение относится к химии сорбентов на основе диоксида кремния, поверхность которого химически модифицирована группами аминофосфоновой кислоты с формулой (CH2fe МН-С(СНз)2 - РОзНа. Указанный сорбент селективно извлекает из растворов ионы бериллий и ртути, причем ионы бериллия извлекаются до уровней ниже ЛДК. Синтез сорбента осуществляли путем обработки аминопропилоеого сили- кагеля эфиром фосфорной кислоты и ацетоном с последующей обработкой соляной кислотой. 2 табл.

Зависимость полноты извлечения ионов бериллия и ртути (Dg) от кислотности раствора

Полнота извлечения ионов бериллия а зависимости от объема раствора

Таблица 1

Таблица 2