Способ определения содержания ионов металлов в катионите Советский патент 1992 года по МПК G01N31/00 

Изобретение относится к способам определения содержания ионов металлов в катионите.

Равновесное содержание ионов металлов в катионите может быть рассчитано в соответствии со сложившимися и общепризнанными положениями теории ионного обмена по уравнению:

г- С м Е п

С м + С н

где Е - равновесное содержание ионов металлов в катионите, г-экв/л;

En - полная обменная емкость катиони- та (1,938 г-экв/л для КУ-2);

См - концентрация ионов металлов в исходном растворе, г-экв/л;

Си - активная концентрация кислоты (концентрация ионов водорода) в исходном растворе, г-зкв/л.

Способ непригоден для практического использования в связи с недостоверностью результатов.

Цель изобретения - повышение точности и оператионости определения содержания ионов металлов в катионите

Поставленная цель достигается тем. что в известном способе, включающем измерение концентрации ионов металлов и активной концентрации кислоты и расчет содержания ионов металлов в катионите, дополнительно измеряют аналитическую концентрацию кислоты и рассчитывают содержание ионов металлов в катионите по уравнениям:

С/1

с

Е-ЗСмСкЕпДСм+СпГ Е ЗСмСнЕп/(См+Сн)2 ,

0) (2)

где Ск- аналитическая концентрация кислоты, г-экв/л;

в соответствующих уравнениям 1 и 2 концентрационных интервалах, указанных на графике.

Испытания проводили в колонне с высотой слоя набухшего в воде сульфокатионита КУ-2 о водородной форме 4 м. Для испытаний использовали растворы, содержащие серную и соляную кислоты в отношении (10- 120):1 и катионы металлов меди (опыты 1,6,11,13,17.21), никеля (опыты 2,6,12,14.18), железа (2+) (опыты 3,7,9,15,19). цинкэ (опыты

XI х| СЛ О

о

4,8,10,16,20). В растворах перед началом опытов измеряли концентрации ионов металлов, См, активную концентрацию кислоты Сн, аналитическую концентрацию кислот Ск. По результатам анализа в прогнозирующем порядке рассчитывали равновесное содержание ионов металлов в катионите по уравнению известного способа к уравнениям 1 и 2 заявленного способа в соответствующих уравнениям (механизмам сорбции) 1 и 2 концентрационных зонах факторного пространства, Затем раствор фильтровали со скоростью 2,36-3,62 м/час через слой ка- тионита до полного проскока (равновесия). По окончании сорбции катионит промывали водой, десорбировали катионы концентрированным (5-8н.) раствором серной кислоты или солей с получением концентрированного элюата. В элюате измеряли концентрацию ионов металлов, рассчитывали фактическое равновесное содерхоние ионов металлов в катионите Еф, средне- квадратическое отклонение (Еф-Е) , средне- квадратическую ошибку уравнений по

формуле б /2 (Еф-Е)2/21. В контрольных опытах по сорбции катионов металлов из растворов, не содержащих кислот, получено равновесное содержание катионов металлов в катионите ,938 г-экв/л, равное En иЕф, ошибка V отсутствует. Как видно из данных таблицы, уравнение 1 имеет минимальное отклонение в области высоких концентраций, уравнение 2 - в области низких концентраций. Следовательно, в процессе сорбции возможна реализация двух механизмов сорбции в соответствующих уравнениям 1 и 2 концентрационных зонах 1 и 2, приведенных на графике. Зоны разграничиваются ломаной линией с координатами Ск(См): 1,692(0,0318), 1,692 (0,0633), 1.108 (0,0633), 1,108 (0.1569), 0,2122 (0,1569). Для выполнения анализа целесообразно использовать систему уравнений (обобщенная модель) в соответствующих

концентрационных зонах, что обеспечивает снижение ошибки до 0,081 г-экв/л против 0,119 и 0.171 г-экв/л по индивидуальным моделям (уравнениям) 1 и 2. Продолжительность определения равновесного содержания ионов металлов в катионите по обобщенной модели 6-8 минут, включая отбор пробы, аналитические измерения и процедуру расчета.

0 Как показали результаты испытаний, заявленный способ прост в осуществлении, отвечает требованиям производства и обеспечивает:

возможность прогнозирующего опре5 деления содержания ионов металлов в катионите в процессах ионообменной переработки кислых концентрированных растворов переменного состава:

повышение точности определения за

0 счет снижения среднеквадратической ошибки до 0,081 г-экв/л против 0,296 г- экв/л по известному способу;

повышение производительности сорбци- онного передела на 50% за счет исключения

5 предварительных операций экспериментального определения содержания ионов металлов в катионите.

Ожидаемый экономический эффект 110- 136 тыс. рублей в год за счет повышения

0 производительности передела.

Формула изобретения Способ определения содержания ионов металлов в катионите, включающий пропускание раствора через слой катионита, оп5 ределение концентраций ионов металлов о растворе и полной динамической обменной емкости катионита, расчет объема удержания и содержания ионов металлов в катионите, отличающийся тем, что, с целью

0 повышения точности и ускорения анализа, определяют концентрации кислот в растворе, а объём удержания рассчитывают как отношение полной динамической обменной емкости катионита к сумме концентраций

5 кислот и ионов металлов,

oo

02 w Скз,г

Использование: аналитический контроль ионообменных процессов переработки сильнокислых концентрированных растворов щелочных металлов и аммония переменного состава. Сущность изобретения: измеряют концентрации кислот и ионов металлов в растворе, пропускаемом через ка- тионит, с последующим расчетом объема удержания и содержания ионов металлов в катионите. 1 табл., 1 ил.