СПОСОБ очистки ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ Советский патент 1973 года по МПК B01D15/04 C23F1/46 

1

Изобретение относиггся к ионообменной Очистке сернокислотных растворов, применяемых для травления углеродистых и нержавеющих сталей.

Известен способ очистки тра,ви1ЛЬ1ных растворов путем адсорбции со-про-вождающих их примесей металлов на ионите с последующей Их десорбцией из иони|та и регенерацией последнего раствором кислоты. Так как для иеВлечения ио-нов металлов из смолы по известHOMiy способу требуется не менее чем двукратный избыток кислоты (по сра1внению со стехиометрическим количеством), то на этой стадии образуются растворы, близкие по объему и составу к направляемым на очистку травильным растворам. Таким обравом, ионообменная очистка травильных растворов с применением для десорбции, металлов из ионита растворов кислот лищь поддерживает постоянным состав травильного раствора, ио не снижа-ет расходы кислоты на травление. При этом затраты на нейтрализацию p-eireneратов равняются затратам на нейтрализацию отработанных травильных растворов.

С целью обеспечения возможности выделения солей металлов из травильного раствора, и снижения расхода кислоты на травление десорбцию ведут 1-2 н. раствором сульфата натрия. При этом десорбцию ведут оборотным раствором, полученным па стадии осаждения после выделения гидроокисей металлов из paiCTBopa и частично на стадии, регенерации ионита в первой фракции элюата, собираемой до проскока ионов водорода в фильтрат.

Пример. Через колонку ди;аметром 1,5 см, высотой слоя ионита 22 см, загруженную сильно-кислотным катионитом КУ-2X8 (в количестве 12 г в пересчете на сухую смолу) пропускают очищаемый травильный раствор. Ионообменная очистка раствора включает три стадии.

На чертеже изображена схема очистки травильных растворов в три стадии на фильтрах, загруженных сильнокислотным катиюнитом.

На- I стадии происходит сор1бция примесей металлов на-, иопите. На этой стадии рабочий

травильный раствор фильтруют через катионит в Н-формс. При этом содержание металлов в растворе снижается, а концентрация кислоты возрастает. Обогащенный кислотой раствор возвращается в травильную ванну.

Емкость катионита по металл-ионам зависит как от суммарной концентрации ионов в растворе, так HI от соотношения концентраций ионов водорода и металлов. Для травильного раствора, содержащего 150 г/л H2SO4 и

100 г/л солей металлов, динамическая емкость катионита КУ-2Х8 по металлам составляет 2,5 ыг-экв. на 1 г сухого ионитя.

Так как в концентрированных растворах стадией, определяющей суммарную скорость ионообменной сорбции, является диффузия внутри зерна, то скорость фильтрования раствора через ионит не влияет существенно на ем кость смошы. При изменении скорости фильтрования в пределах 0,2-12,0 м1час емкость катионита по металлам практически не меняется.

На II стадии происходит десорбция сорбированных металлов из ионита. На этой стадии через каггионит фильтруется 1-2 н. раствор сульфата, натрия. Для полного извлечения металлов требуется четырех-шестикратный избыток Na2SO4. На иоаите в первую очередь происходит обмен ионов водорода на ионы натрия из десорбирующего раствора. Первая фракция, состоящая в основном из кислоты, возвращается на травление; вторая и третья фракции направляются иа тстановку по выделению ив раствора металлов; третья фракция, содержащая небольщое количество металлов, может быть повторно использована для десорбции металлов из ионита. Скорость фильтрования раствора Na2S04 2- 8 м/час.

Оростейшим способом выделенИ|Я металлов является осаждение их в виде гидроокисей раствором извести Cai(OH)2 или едкого натра NaOH. После отделения выпадающих в осадок гидроокисей осветленный раствор Na2SO4 вновь используется для десорбции. Таким образом, десо1рбцИ|Я ведется оборотным раствором. В случае применения Са(ОН)2 в десорбирующий оборотный раствор необходимо добавлять такое количество NaOH, которое будет ком пенсировать потери раствора Na,2SO4, имеющие место при отделении осадка гидроокисей. При тщательном отделении твердой фазы эти потери незначительны. Содержание кислоты во второй фракции обусловливает величину потерь кислоты по предлагаемой схеме.

На III стадии происходи(г регенерация ионита 2-4 н. раствором серной кислоты.

Перевод катионита в Н-форму на этой стадии аналогичен процессу регенерадии катионитовых фильтров обессоливающих установок. Избыток ки|слоты при фракционном использова.нии регенерирующего раствора составляет всего 10-20% от стехиометрического количества. По предлагаемой схеме первая фракция элю.ата до проскока ионов водорода, содержащая , используется во II стадии процесса; вторая фр акция используется

поворотно для регенерации катионита.

Предлагаемый способ очистки сернокислот иых травильных растворов позволяет извлечь металлы из травильного раствора и сокра,тить потери кислоты как по сравнению с нейтрализадионной обработкой отработанных травильных растворов, так и по сравнению с известными способами ионообменной очистки этих растворов на 70-80%.

Предмет и-зобрете НИН

1.Способ очистки травильных растворов путем адсорбции сопровождающих их примесей металлов на ионите с последующей их десорбцией из ионита и регенерацией последнего раствором кислоты, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности выделения солей металлов из травильного раствора и снижения расхода кислоты на травление, десор-бцию ведут раствором сульфата

натрия.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что берут 1-2 н. раствор сульфата натрия.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что десорбцию ведут оборотным раствором,

полученным на стадии осаждения после выделения гидроокисей металлов из раствора и частично на стадии регенер-ации ионита в первой фракции элюата, собираемой до проскока ионов водорода в фильтрат.

Щстадия

G

Объем, /j э/1юата