Способ извлечения ртути из водных растворов Советский патент 1977 года по МПК C02F1/62 C01G13/00 C02F1/62 C02F101/20 C02F103/34 

1

Изобретение относится к способам извлечения ртути из водаых растворов, оно может быть использовано для очистки промьшшенных сточных вод, например, при электролизе растворов хлоридов щелочных металлов.

Известно извлечение ртути из водных растворов хелатообразующими соединениями, например диэтилдитиокарбаматом, в четыреххлористом углероде 1.

С целью упрощения процесса в качестве ог - лобразующего соединения используют полиакрилтиоамид и/или сополимер полиакрштиоамида, в котором отношение нитрильных групп к тиоамидным,соответственно тиолимидным, группам составляет 0,6-12.

По предложенному способу применяют сополим полиакрилтиоамнда, дивинилбензола и ацетилст11рол сополимер полиакрилтиоамида и стирола, сополимер полиакрилтиоамида и метилового зфира метакриловой кислоты. Содержание серы в содолимеpax составляет более 15%.

Полиакрилтиоамид и сополимер полиакрилтиоамща представляет собой полимерные материалы, часть нитрильных групп которых заменена тиоамидHbiNoi И/ИЛИ тиояимидными группами. Тиоамидная

2

группа может находиться в таутомерном равновесии с тиолимидной формой.

Приведенные ниже формулы показьгвагот строение одного из возможных элементарных звеньев полнакрилтиоамидного полимера, соответственно сополимера, у которых, например, тиоимидные группы, соответственно тнолимидаые, группы расположены рядом с нитрильными группами

CHi-CH-Clif-CHCSN c«s

ин

2 J

-dHo-CH-CH -CH 1CSN (J-SH II кн

Г1олиакрилтиоаш1ды и их сополимеры могут применяться в раз1П1чной форме, например в виде порошков, гранулированных продуктов, кусков и т.д.

ИоиьЕ ртути, содержащиеся в растворе, связываются по хелатному типу с тиоамидными, соответственно с тиояимидными, группами. Вследствие этого поглотительная способность полиакрилтиоамида и соответствующего сополимерного материала зависит от соотношения тиоамидных или тиолимидаых группировок и инертных нитрильных грутш. По этой причине наиболее предпочтительно применять полимерные материалы, ннтрилъные группы которых возможно более полно заменены гиоамидными, соответственно тислямидныкш группами. Полимерами с указанной высокой погтютнтеяьной способностью по отмошению к иоаам ртути являются такие, у которых 40 мол.% {гатрнльных групп переведено в тиоакетдные, соответственно тнот мидные, группы.

На поглощение ртути полиакрялтиоамидом или сополимером полиакрилтиоачоща относительно слабое влияние оказьшает значение рН подвергаемого очистке раствора, содержащего солл ртути. Самвя высокая поглотительная способность полимеров имеет место в средах от нейтральней до слабокислой, однако при прочих равных условиях, даже при рН, равном I, и рН равном 10, наблюдается поглощение ртути, которое лишь на 20% меньше максикельно поглощаемого количества.

Кроме того, поглотительная способность полимеров зависит от состояния их набухания. Установлено, что поглотительная способность набухшего материала выше, чем этот показатель сухого материала, поэтому при осуществлении предлагаемого способа предпочтительно использовать сильно набухил1е полиакрилтиоамиды. Набухидае в воде материалы могут быть получены, например, в том случае, если полимер осаждать из реакционного раствора водой и непосредственно после этого тщательно отмьгоать растворитель.

Присутствие солей щелочных металлов и солей щелочноземельных металлов практически не оказывает отрицательного влияния на поглотительную способность полиакрилтиоамида и сополимера полиакрилтиоамида, используемых в соответствии с изобретением. В присутствии солей тяжелых металлов поглощение ртути также происходит чрезвычайно селективно. Ионы свинца и железа, например, совершенно не поглощаются, а ионы меди, даже при 9 - молярном избытке, в расчете на ионы ртути, поглощаются лпщь в количестве 2-3 вес. %.

Молекулярный вес применяемых полимерных материалов при реакции хелатирования не играет роли. Наиболее вцгодно применять полимеры со средним молекулярным весом - примерно от 50000 до 130000, поскольку такие полимерные продукты характеризуются отличительными механическими CBOiicTBaMM.

На скорость поглощения ионов металла оказывает влияние состояние напу. полимерного материала. Если полимерный материал до контакта с подвергаемым очистке раствором, содержащим соли ртути, имеет максимальную степень на ухаьшя, nonionieние ионов металла протекает линейно почти до насы- щения по;шмера.

В случае применения ненабухщкх материалов или набухших неполностью материалов поглощение ионов ртути сначала происходит очень медленно, затем скорость поглощения постепенно увеличивается за счет увеличения набухаемости полимера в подвергаемом очистке растворе, после чего поглощение ионов металла постепенно прекращается

Предлагаемый способ может быть осуществлен

как периодически, так и непрерывно. При периоди«ском осуществлении способа хелатообразующий полимерный материал суспендируют в растворе, содержащем соли ртут.

Непрерывный способ может быть осуществлен

следующим образом.

Содержащий соли ртути раствор непрерывно пропускает через слой набухшего потшакрштиоамида. Время контакта, необходимое для поглощеюся ионов ртути хелатообразующнм полимерным материалом из раствора, вследствие большого местного избытка хелатообразующего материала, значительно короче времени контакта при осуществлении способа периодически, поэтому непрерывный

способ наиболее предпочтителен.

Предлагаемый способ может быть применен для очистки растворов с любой концентрацией . ртути, особенно он пригоден для очистки растворов с малой концентрацией ртути. При этом концентрация ртути в растворе может быть c fflжeнa до 0,5 ррт, поскольку каждый моль серы, содержащийся в полимерном материале, поглощает от 1 до L2 моль ртути. Это значит, что 1 г полимерного материала, содержащего 25 мол.% серы, поглощает от 7,8 до

9,4 моль (или от 1,60 до 1,88 г) ртути, что соответствует максимум 188 вес.,% использованного полимера.

П р и м е р . В качестве хелатообразутощего полимера используют порошкообразный полиакрилтиоамид, предварительно набухишй в воде примерно до 70%, натрильные группы которого на 40 мал.% переведены в тиоамидные, соответственно тиолимидньк, группы. Средний молекулярный вес полимерного материала 125000, а температура раз)ложения примерно 200° С.

11 г зтого полимерного материала загружают в ионообменную колонку диаметром 1,4см. Насыпной объем (НО) при загрузке полимера на высоту 18,5 см составляет 28,5 см. Через заполненную колонку пропускают при комнатной температуре раствор, в котором содержится 5 ррт (ч./млн.) ионов ртути и 2г хлористого натрия на 1 л. При производительности 660 мл/час время превращения 2,7 мин, поэтому скорость протекания раствора 23

НО/Ч. Элюат имеет концентрацию, уменьшенную на 2-6 ррЬ ч,/м71рд. После пропускания 400 л, что соответствует 13000-кратному насыпному объему, концент1)а1етя ионов ртути в элюате повышается постепенно. Опыт прекращают и содержимое колонки разделяют по высоте на три равные части.

При анализе содержимого колонки в отдельных частях обнаружены следующие количества ртути (в%):

Верхняя часть21,9 (1,08 г)

Средняя- -14.7 (0,67г)

Нижняя .7 (0,25 г)

Пример2.1,0г набухшего порошкообразного пояиакрилтиоамида с содержанием серы 25 мол. % перемешивают 72 ч при комнатной температуре в растворе, содержащем 4,1 г хлористой ртути (II) и 3,5 г хлористогонатрия в 100 мл воды, затем полимерный материал отфильтровьшают и тщательно промывают водой.

Получают 3,12 г полимерного хелата, окрашен-ного в светло-желтый цвет, анализ которого на содержание ртути показывает наличие 60 вес.% ртути, а содержание хлора 8,8 вес.%.

Пример3.1,Ьг ненабухшего порошкообразного сополимера акридтиоамида и метилового эфира акриловой кислоты, полученного при соошошеНИИ акрилонитрила и метилового зфира акриловой кислоты 86; 15, содержащего 16,2 мол. 7 серы, перемешивают при комнатной температуре 24 ч в растворе, содержащем 4,1 г хлористой ртути (II) и 3,5 г хлористого натрия в 100 мл воды. После этого полимерный материал отфильтровывают и тщательно промывают водой. Получают 2,41 г полимерного

|хелата, окрашенного в светло-желтый цвет, содержащего 52% ртути и 7 вес. % хлора.

Формула изобретения

1.Способ извлечения ртути из водных растворов хелатообразующими соединениями, содержащими серу, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, в качестве хелатообразующего соединения используют полиакрилтиоамид и/или сополимер иолиакрилтиоамида.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем,что применяют полиакри; тиоамид, в котором отношение нитрильных групп к тиоамидным, соответственно тиолимидным, группам составляет 0,6-12.

3.Способ по п. 1 отличающийся тем, что применяют сополимер полиакрилтиоамида, дивинилбензола и ацетилстирола, сополимер полиакрилтиоамида и стирола, сополимер полиакрилтиоамида и метилового эфира метакриловой кислоты.

4.Способ по п. 3, отличающийся тем, что пменяют сополимер с содержанием серы более 15%.

Источники информации, принятые во внимание

при экспертизе:

1. И.Стары, Экстракция хелатов, МИР, М. 1966 г, стр. 230, 231, 235, 246, 247.