Способ получения композиционного сорбента UNEKS-С на основе природных глин Советский патент 1993 года по МПК B01J20/16 

Изобретение относится к способам получения сорбентов обладающих высоким сорбционным сродством к катионам металлов, что делает их перспективными материалами для избирательного извлечения ионов тяжелых металлов, радионуклидов из растворов сложного состава, а также для глубокой очистки питьевой воды.

Целью изобретения является разработка способа получения сорбента на основе природных глин, обладающего повышенной селективностью к катионам металлов, что позволит его использовать для избирательного извлечения ионов металлов, а также радионуклидов цезия и стронция из растворов сложного состава и для глубокой очистки питьевой воды.

Поставленная цель достигается путем химического модифицирования природной

глины в две стадии: на первой стадии, осуществляемой для термообработки, модифицирование проводят реагентом из группы: ортофосфорная кислота, силикат натрия или ортофосфорная кислота и соль алюминия, или и силикат натрия, или НзРО, силикат натрия и соль алюминия, в количестве 1-10 мм.оль на 1 г глины, а на второй стадии- модифицирование ведут реагентом выбранным и группы: оксиды сурьмы, титана или циркония, фосфаты титана или циркония, или ферроцианиды переходных металлов, из расчета 0,1-2 ммоль на 1 г глины.

Отличительным признаком способа является то, что термообработку модифицированной глины проводят при температуре 300-600°С.

00

со

Jb

3

Ј

Другим отличием способа является то, что введение ферроцианида переходного металла ведут путем последовательной обработки ферроцианидом калия и солью переходного металла,

Еще одним отличием способа является то.чтовведение оксидов сурьмы, титана или циркония ведут путем обработки глины водорастворимыми солями сурьмы, титана или циркония с последующим их гидролизом.

Также отличием способа является то, что фосфат титана или циркония вводят путем последовательной обработки глины водорастворимой солью титана циркония и ортрфосфорной кислотой или фосфатом щелочного металла.

Преимущество осуществления химического модифицирования в две стадии до и. после термообработки глины и использование на первом этапе реагента или комбинации реагентов из группы НзРСм, соль алюминия, силикат натрия обеспечивает наиболее эффективную активацию структуры материала (развитая пористость, обогащение алюминием, появление фосфорнокислых функциональных групп), а модифицирование на второй стадии реагентами из группы оксидов или фосфатов поливалентных металлов, ферроциаиидов переходных металлов придает композиционным сорбентам повышенное сродство и обеспечивает селективность к ионам «-металлов, радионуклидам цезия, стронция, це- . рия.

Термообработка модифицированной глины при температуре 300-600°С интенсифицирует протекание активационных процессов, а также придает материалу необходимую механическую прочность.

Соотношение и количество модифицирующих реагентов подобраны экспериментально, что позволяет достигать максимального положительного эффекта повышения избирательности композиционных сорбентов к катионам.

Предложенная технология позволяет получать селективные сорбенты, которые можно использовать для избирательного извлечения ионов «-металлов и радионуклидов из растворов сложного состава, а также питьевой воды, Получающиеся композиционные сорбенты характеризуются низкой себестоимостью, нетоксичны, обладают высокими кинетическими показателями и их можно применять в бытовых фильтрах для очистки питьевой воды. Пример 1. К 100 г тонкоизмельченной природной глины (мергелевой), помещенной в стеклянный 1 л реактор, снабх енный мешалкой, прибавляют 100 мл 3 М раствора НзРОл и перемешивают 30 минут до завершения реакции, затем глину отделяют от раствора и термообрабатывзют при Т 350°С. Прокаленный материал обрабатывают 500 мл 0,2 М раствора ферроцианида калия, а затем 250 мл 0,8 М раствора сульфата меди. После этого образец промывают водой и сушат на воздухе.

Результаты испытания сорбционных свойств модифицированной глины приведены в таблице 2 (пр, 1).

П р и м.е р 2, Все операции аналогичны

приведенным в примере 1. Типы глин, а также используемые для модифицирования реагенты и их количества приведены в табл,1 (пр.2-5). Результаты испытания сорбционных свойств композиционных сорбентов представлены в таблице 2 (пр. 2-5).

Величины сорбционной емкости образцов определяли из 0,1 н. растворов ацетатов свинца и меди при Т:Ж 1:100. Коэффициенты распределения определяли из раствора Рингера, имеющего актиа- ность по радионуклиду 1-2 х Ки/л, при Т:Ж 1:200.

Сорбент, приготовленной по способу- прототипу, в аналогичных условиях проявляет следующим сорбционные показатели: емкость по РЬ - 0,6 мг-зкв/r, по - 0,35 мг-экв/г, KdCs -250, KdSr- 120, значительно уступающие показателям композиционных сорбентов на основе природных глин.

Просим присвоить данному сорбенту название: UNEKS-C (универсальный неорганический композиционный сорбент-глинистый).

Формул а изобретения

1. Способ получения композиционного сорбента на основе природных глин, включающий их химическое и термическое модифицирование, отмывку и сушку, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения селективности сорбента к катионам, хими- , ческое модифицирование ведут в две стадни, первую перед термообработкой, а вторую после термообработки, причем на первой стадии модифицирование ведут раствором реагента выбранного из группы: ор- тофосфорнзя кислота, силикат натрия или

ортофосфорная кислота и соль алюминия, или ортофосфорная кислота и силикат натрия, или ортофосфорная кислота, соль алюминия и силикат натрия, а на второй стадии модифицирование ведут реагентом выбранным из группы: оксиды сурьмы, титана, циркония, или фосфаты титана и циркония, или ферроцианид переходного металла.

2.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что термообработку ведут при 300- 600°С.

3.Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что на первой стадии модифицирования обработку ведут раствором реагента или смеси реагентов из расчета 1-10 ммоль на 1 г глины.

4.Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что модифицирование ферроциани- дом переходного металла ведут путем последовательной обработки глины ферроцианидом калия и солью переходного металла.

5.Способ по п.1. отличающийся тем, что модифицирование оксидом сурьмы, титана или циркония ведут путем обработки глины водорастворимыми солями сурьмы,

титана или циркония с последующим их гидролизом.

6.Способ по п.1,отличающийся тем. что модифицирование фосфатом титана или циркония ведут путем последовательной.обработки глины водорастворимой солью титана или циркония и ортофосфор- ной кислотой или фосфатом щелочного металла/

7.Способ по пп.1,4,5 и 6, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что на второй стадии модифицирование осуществляют из расчета 0,1-2 ммоль реагента на 1 г глины.

Таблица

Использование: очистка растворов от ионов переходных металлов и радионуклидов. Сущность изобретения: способ получения композиционного сорбента путем химического модифицирования природной глины в две стадии: на первой стадии, осуществляемой до термообработки, модифицирование проводят реагентом из группы: ортофосфорная кислота, силикат натрия или НзРО4 и соль алюминия, или НзРО и силикат натрия, или НзР04, силикат натрия и соль алюминия в количестве 1-10 ммоль на 1г глины, а на второй стадии модифицирование ведут реагентом выбранным из группы: оксид сурьмы, титана или циркония, фосфат титана или циркония, или ферроци- анид переходного металла из расчета 0,12ммоль на 1г глины. 6 з.п.ф-лы, 2 табл.

Таблица 2