Способ разделения смесей веществ Советский патент 1979 года по МПК B01J1/04 

Описание патента на изобретение SU657834A2

Изобретение относится к способам разделени смесей веществ, очистки веществ и извлечения ценных KOMnofKHTOB из смесей ионным обменом и может быть использовано для разделени смесей близких.по свойствам веществ и извлечения ценных элементов из растворов. Известен способ разделения смесей веществ ионным обменом в установке из двух противоточных колонн, в одной из которых осуществляют фронтальное разделение раствора смеси с получением слабее сорбируемого компонента, а в другой - вытеснение разделяемых ионов из лученного в первой колонне ионита с накопле нием сильнее сорбируемого компонента 1. Недостатком этого способа является необходимость применения вспомогательных ионов для обеспечения щгркуляции обогащенных потоков, что приводит к затратам реактивов, к дополнительным операщ{ям регенерации ионита и вспомо гательного электролита, к циркуляции в системе дополнительного количества ионита. Кроме того, в ряде случаев трудно или невозможно подобрать подходящие вспомогательные ионы. Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ разделения смесей веществ по авт.св. № З73012.ионным обменом, заключающийся в том, что разделяемую смесь последовательно пропускают через вспомогательную и разделительную секций колонны противотоком к циркулирующему иониту, насыщенному разделяемыми ионами, в условиях, nprf которых селективность ионита по отнощению к извлекаемому компоненту во вспомогательной секции меньще, чем в разделительной, причем с целью одновременного получения двух крайних по сорбируемости. компонентов смеси раствор после извлечения одного компонента в первой колонне подают во вторую колонну и выходящий из нее раствор после извлечения другого компонента вместе с дополнительным количеством питающего раствора подают в первую колонну. Недостатками известного способа является необходимость создания в секциях колонн ycJioвий, обеспечивающих значительные различия в величинах однократных коэффициентов разделения ( - С,-), так как эта разность определяет производительность, и необходимость иоддержания постоянства скоростей движения фа:) с высокой точностью, так как разделение достигается в достаточно, узком интервале соотношен потоков разделяемых ионов с раствором L и ионитом S, который в случае линейной изотермы равновесия определяется соотношением L -§- г(I) , Т 1 где oL И М и п - эквивалентные доли сильнее сорбируемого компонента смеси в ионите и растворе. Целью изобретения является усовершенствование способа разделения смесей веществ по авторскому свидетельству № 373012, обеспечиваю щее увеличение производительности процесса и расширение интервала соотношений потоков фаз, при которых происходит эффективное разделение. Поставленная цель достигается способом, вкл чающим разделение смесей веществ с использованием полифункционального ионита, преимущественно катионита или анионита, содержащего разделяемые ионы при рН раствора, обеспечи вающем в одной колонне вытестение разделяемых ионов из части обменных групп ионита, а; в другой - дополнительную сорбцию разделяемых ионов. Предпочтительным является осуществление вытеснения разделяемых ионов в одной колонн ;при рН 5-1 (в случае использования катионита) и рН 9-14 (в случае анионита) и осуществление сорбции в другой колонне при рН И-14 ( в слу чае использования катионита) и при рН 0,1-3,0 (в случае использования анионита); при этом ионит после первой колонны направляют во вто рую, а после второй - в первую, а часть раствора (преимущественно 0,5-0,9), выходящего из колонны, в которой получают слабее сорбируемый компонент, возвращают для питания этой же колонны. Для осуществления предложенного способа целесообразнее использовать из полифункциональиых ионитов (например, из сульфофенольг ных катионитов КУ-1, вофатита F, амберлита и др.) отечественный катионит КУ-1, который при одинаковой обменной емкости более избирателен к ионам R6 и Cs. На чертеже изображена схема разделения смесей веществ, по которой осуществляют предложенный способ, где 1 и 2 - противоточные ионообменные 1« лонны;оС|Н о у-равновесные коэффициенты однократного разделения компонентов смеси при использовании полной сорбционной способности и сорбционной способности только по сил 1юдиссоциирую11 им группам соответственно; Lijr - поток разделяемой смеси с подаваемым в колонну 1 раствором; поток.разделяемой смеси с выходящим из колонны 1 раствором; Lj fj поток ра:)делясмой смеси с подаваемым в колонну 2 растйором; Lj f поток разделяемой смеси с выходяшим н) колонны 2 раствором; Sj| поток разделяемой смеси с подаваемой в колонну ионитом; Sj - поток разделяемой смеси с подаваемым в коло1шу 2 ионитом. В колонну 1 сверху подают ионит, насыщенный только по сильнодиссоциирующим группам, снизу - щелочной (в случае катионита) или кислотный (в случае анионита) раствор разделяемой смеси. Скорости движения фаз подбирают так, чтобы граница между щелочным (кислотным) и нейтральным растворами удерживалась в середине колонны. На этой границе происходит сорбция разделяемых ионов слабодиссоциирующими группами ионита. Вблизи границы происходит концентрирование слабее сорбируемого компонента смеси. Вь ходящий из колонны 1 нейтральный раствор, в котором отношение концентраций разделяемых ионов близко к Отношению в подаваемом растворе, подкисляют в случае разделения катионов - (или подщелачивают при разделении анионов) и направляют в колонну 2, в которую сверху подают ионит, вышедший из колонны 1. Скорость движения фаз подбирают так, чтобы граница между зонами с кислотным и щелочным растворами, на которой осуществляют десорбцию разделяемых ионов из слабодиссоциированных групп ионита, оставалась неподвижной относительно стенок колонны. Вблизи этой границы происходит накопление сильнее сорбируемого компонента смеси. Выходящий из колонны 2 ионит направляют в колонну 1. Выходящий из колонны 2 раствор после подщелачквания (при разделении катионов) или подкисления (при разделении анионов) направляют в колонну 1. Операции подщелачивания или подкисления выходящего из колонны 2 раствора удобно осуществлять, пропуская часть раствора через анионит в ОН-форме или катионит в Н-форме. Накопленные и сконцентрированные компоненты смеси отбирают из средней части колонн, а дополнительное количество исходной смеси добавляют либо к раствору, подаваемому в первую колонну (как показано на схеме), либо к раствору, подаваемому во вторую колонну. Скорость накопления каждого из выделяемых компонентов и производительность определяются наряду с величиной потока разделяемой смеси и содержанием в нем выделяемого компонента выражением (оС. - 1) - (cX.f- 1)/а где а- отношение полной сорбционной емкости ионита к емкости по сильнодиссоциирующим группам, с. - однократный равновесный коэффициент разделения смеси при обмене с участием всех групп олиокрагмый равновесный )ффи11И(мг раьи.ления при обмене на сильноjuiccDiufupyHiiiinx группах. Пчско/ц.куо. го производительность предлагаемого способа б1)льше производительности известного. 11риоС,1 различия вс(...и 1-перестают быть обязательным условием, определяющим возмож ность и эффективность разделения. Основными факторами становятся величиныо(ги а. Так как аотличаются от единицы, то разделение происходит и прио(,-. Область соотношенийподаваемых в колонну потоков, при которых возможно эффективное разделение, определяется при получении слабее сорбируемого компонента неравенствами ( (а-1) а яри получении сильнее сорбируемого компоне та неравенствами (3). Сравнение неравенств (2) и (1) показывает, что в предлагаемом способе область соотношений по токов значительно увеличивается по сравнению с известным. Пример. Разделение цезия и рубидия. Используют две противоточные колонны диаметром 25 мм и высотой 200 см, в которь1х ионит движется сверху вниз под действием силы тяжес ти навстречу потоку раствора. Разделение прово дят на сульфофенольяом катионите КУ-1 (зернение 0,08-0,25 мм). Выходящий из нижней час ти каждой колонны ионит направляют в верхнюю часть другой колонны. В колонну поступает ионит, насыщенный по сульфогруппам ионами цезия и рубидия (1:1). Снизу подают эквинормальный раствор солей и щелочей цезия и руби71ия с общей концентрацией нитратов 0,207 н. и щелочей 0316 н. Для обмена из нейтральных (и кислых) растворов о(1,6, для обмена из щелочныхо{,- 1,9. Отношение сорбционных емкостей для использованных условий ,9. При скоростях подачи раствора 70 мл/ч и ионита 22 мл/ч в средней части колонны на грани це между зонами с щелочным и нейтральным растворами концентрация рубидия увеличивается, а концентрация цезия уменьп1ается. Через 190 ч обогащенная зона занимает всю нижнюю часть колонны. Концентрация рубнлия в отбираемом из этой зоны растворе 0,46 и., концентрация цезия менее 0,0 н. К выходящему из колонны I нейтральному раствору, суммарная концентрация которого 0.207 н., а отношение концентраций цезия и рубидия близко к единице, добавляют уксусную кислоту (Ск-ты 2.25 н.). После этого раствор подают в колонну 2 со скоростью 10 мп/ч. Скорость подачи ионита 28 мл/ч. В средней части колонны происходит увеличение концентрации цезия и уменьшение концентрации.рубидия. Максимальный коэффициент обогащения цезием через 150 ч около 40. Выходящий из колонны 2 слабощелочной раствор после добавления к нему части вы.ходящего из колонны 1 раствора (16мл/ч) и доведения концентраций соли и щелочи до указанных величин направляют в колонну 1. Таким образом, предложенный способ позволяет непрерывно извлекать и концентрировать оба компонента смеси. При этом производительность его выще, чем производительность известного метода; интервал соотношений потоков, в котором можно получать эффективное разделение, шире, чем в известном методе. Формула изобретения 1. Способ разделения смесей веществ по авт. св. № 373012, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и расширения интервала соотношений потоков фаз, при которых происходит эффективное разделение, раствор разделяемой смеси пропускают через полифункциональный ионит, преимущественно катионнт или анионит, содержащий разделяемые ионы, фи рН раствора, обеспечивающем в одной колонне вытеснение разделяемых ионов из части обменных групп ионнга, а в другой - дополнительную сорбцию разда яемых ионов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вытеснение разделяемых ионов в одной колонне осуществляют при рН 5 - 1 (в случае использования катионита) и рП9-14 (в случае анионита), а сорбцию в другой колонне осуществляют при рН 11-14 (в случае использования катионита) и рН 0,1-3,0 (в случае анионита). 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ионит после первой колонны направляют о вторую, а после второй направляют в первую. 4. Способ по п. 1, отличающийся ем, что часть раствора (преимущественно 0,5,9), выходящего из колонны, в которой полуают слабее сорбируемый компонент, возвращат для питания этой же колонны. Источники информации, принятые во внимаие при экспертизе 1. Горщков В.И. и др. Непрерывный противоочный ионообменный метод разделения. Доклаы АН СССР , т. 193, № 3, с. 643 645, 1962.

Полностью, насыщенный ионит

. I .

Похожие патенты SU657834A2

название год авторы номер документа
Способ ионообменного разделения смесей растворенных веществ 1976
  • Горшков Владимир Иванович
  • Иванова Мария Васильевна
  • Иванов Владимир Александрович
SU659179A1
Способ извлечения цезия и/или рубидия из смесей щелочных элементов 1990
  • Горшков Владимир Иванович
  • Иванов Владимир Александрович
  • Стаина Ирина Владимировна
SU1781313A1
Способ очистки водных растворов отиОНОгЕННыХ КРАСиТЕлЕй /ЕгО ВАРиАНТы/ 1979
  • Никифоров Александр Федорович
  • Аникин Юрий Викторович
  • Пушкарев Владимир Вениаминович
  • Петрова Нина Александровна
  • Мигалатий Евгений Васильевич
  • Аксенов Валентин Иванович
SU850598A1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ ВЕЩЕСТВ 1972
SU348029A1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2013
  • Хамизов Руслан Хажсетович
  • Крачак Анна Наумовна
  • Груздева Александра Николаевна
  • Бастрыкина Наталья Сергеевна
  • Смирнов Александр Анатольевич
  • Хамизов Султан Хажсетович
  • Черненко Юрий Дмитриевич
  • Цикин Максим Николаевич
  • Долгов Виктор Васильевич
  • Сущев Владимир Сергеевич
  • Соколов Владимир Васильевич
RU2545337C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ 2013
  • Хамизов Руслан Хажсетович
  • Крачак Анна Наумовна
  • Груздева Александра Николаевна
  • Бастрыкина Наталья Сергеевна
  • Смирнов Александр Анатольевич
  • Хамизов Султан Хажсетович
  • Черненко Юрий Дмитриевич
  • Цикин Максим Николаевич
  • Долгов Виктор Васильевич
  • Сущев Владимир Сергеевич
  • Соколов Владимир Васильевич
RU2544731C2
Способ ионообменной очистки сточных вод от никеля 1990
  • Колосова Галина Михайловна
  • Скворцов Николай Георгиевич
SU1738758A1
СПОСОБ ИОНООБМЕННОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 1994
  • Хазель М.Ю.
  • Малкин В.П.
RU2106310C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЕЛКА ИЗ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ 2001
  • Хамизов Р.Х.
  • Лялин В.А.
RU2211577C2
СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ ТАЛЛИЯ ОТ ПРИМЕСЕЙ 2003
  • Поляков Л.А.
  • Татаринов А.Н.
  • Коноплина Л.Я.
  • Монастырев Ю.А.
  • Ребрин О.И.
  • Смирнов А.Л.
  • Рычков В.Н.
  • Мочалов А.П.
RU2251583C1

Иллюстрации к изобретению SU 657 834 A2

Реферат патента 1979 года Способ разделения смесей веществ

Формула изобретения SU 657 834 A2

SU 657 834 A2

Авторы

Горшков Владимир Иванович

Иванова Мария Васильевна

Иванов Владимир Александрович

Даты

1979-04-25Публикация

1976-08-10Подача