Способ извлечения веществ Советский патент 1979 года по МПК C02F1/26 B01D11/04 C02F1/26 C02F101/10 C02F103/30 C02F103/00 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к области кон- центрирования и извлечения веществ из растворов и может бытчз использовано в любой отрасли народного хозяйства, в первую очередь, в цветной и черной металлургии, в химической и атомной промышленности, энергетике, при обессоли- вании морских вод и промстоков. Известны способы экстракции веществ из водных растворов, заключающиеся в. переносе растворенного или диспергированного вещества из водной фазы в фугую, не смешивающуюся с ней жидкую фазу - экстрагент при их взаимном соприкосновении; например, способы экстракции элементов из водных растворов ij.

Известны способы теплопередачи при непосредственном контакте двух несмешиваемьрс сред, например при встречном ударе двух потоков, непосредственно перемешивание сред, диспергирование одной среды в другой 2 . Этот способ предусматривает помимо те.плообмена также и массообмен путем абсорбции. Все эти

способы теплопередачи, термического обесссливания, опреснения, дистилляции, выпаривания ос1аованы на одном приеме, а именно - нёПосредстёенном контакте раствора с теплоносителем.

Однако известные способы не обеспечивают извлечение веществ из растворов при теплопередаче. Наиболее близким к описьгеаемому изобретению-, по техничеокой сущности и достигаемому результату 5юляется способ извлечения веществ из растворов при контакте раствора с rwppo фобным теплоносителем путем выпаривания исходной воды с объема или поверхности нагретого теплоносителя/ 37. известный способ не позволяет извлекать вещества из растворов в процесусах теплопередачи (термического обес- соливання из перегретых водных растворов и т.д.), что значительно усложняет извлечение веществ при контакте раствора с теплоносителем. Целью изобретения является упрощение процесса за счет одёоврёиенногр извлечения веществ при геплоИёрёдаче. Поставленная цель достигается опиЬьгеае мым способом извлечениявеществ на растворов, состоящим в контактироваНИИ раствора с теплоносителем в присутствии экстрагента с последуквдим выделением экстрагируемых веществ. Отличительным признаком способа sroляется осуществление контактирования раствора с теплоносителем в присутствии eKCTJDareHTa с последующим выделением экстрагируемых веществ. Предложенному способу в теплоноситель вводят термически устойчивый экстрагент. приводятся Примеры осуществлени Данного способа. I. Экстракция веществ в процессах термического обессоливания и выпариванйя воды. Пример 1. Извлечение урана. Экстракция урана проведена в установке термического опреснения водь. Спрсоб Термоопреснення заключается в следук щем. Нагретый теплоноситель () По дают в испаритель, представляющий собой камеру, в нижней части которой расположена греющая поверхность, а в верхней части - конденсатор для конденсации па рое воды и их отвода, Теплоноситель рао прёделяют равномерным слоем на поверхности нагрева и обесп ёчивает его прЬте- какие с заданной скоростью. На поверхность нагретого, до 110°С тёПЛбнОбдаШля подают исходную воду (рН 5-6), содержащую растворённые соли, в том числе, соли уранила. Концентрация урана состав ляла от 0,О25 до О, is г/л. В качестве теплоносителя применен эк:страгёнт: 0,10-0,15 М раствор стеариламина в- тризьлордифениле. В результате соприкосн еенйя водной фазы с экстрагентом, уран экстрагируется в органическую фазу. Во да, нагреваясь на поверхности экстраген та, испаряется, пары конденсируются в . конденсаторе, и Конденсат отводится. В результате выпаривайИя воШьй раствор насьпцается солями, которые затем вьгаадают в экстрагент и уносятся .ИМ в Cofteof делитель, нап ример,цейтрй.. фугу. Экстрагент отделяют от содей и вновь подают в испаритель. Таким образом, цикл экстрагента замкнутый. Процесс проводят до/нась1щения экстрагента ураном и затем отводят на реэкстракцию При кбйцён грйрб1вании исходной воды в .., -- V-.j,r.-, ..... ... .- ., : -f. -- . - - два раза фактор извлечения урана составляет 90%... При содержании стеариламина в трихлор дифениле 0,10-0,15 М, концентрация рАна при насыщении органической фазы составляет 3,0-4,5-г/л. При содержании урана в исходной воде 0,025 г/л количество циклов использования экстрагента без реэкстракпии составляет 130-20О, при концентрации 0,25 г/л - соответственно 13-20 циклов. Количество извлечения урана из оргаической фазы проводят двутсратной реэкстракцией нагретым до 100 С 2 М раствором карбоната натрия в воде. Соотношение фаз при реэкстракции органической к водной составляет 2:1. П р и М е р 2. Извлечение меди. Экстракция меди проведена в установке, описанной в примере 1. В качестве экстрагента использован 10% раствор пентадекановой кислоты в пентахлорДифениле с дйфенильной смесью 1:1. Дифенильная смесь состоит из 26,5% дифенила и 73,5% дифенилового эфира. Процесс выпаривания и экстракции проведен при температуре . Шстрагента . Исходная вода содержит соли Кальция (0,4 г/л), магния {0,2О г/л) и меди (0,2 г/л); рН водной фазы 5,4-5,6. Фактор извлечения меди составляет 92% при двукратном упаривании воды. Кальций и магний в дан- Hbix условиях не мешают экстракции меди.- /..,,-.. V ., .. . ,; При содержании пентадекановой кислотьтрб. 10% в теплоносителях: а) пентазслордифенил + дифенильная смесь 1:1 , х i, б)совол + дифенильная смесь 1:1 в)дифенильная смесь концентрация меди при насыщении органической фазьг составляет 2,8 г/л. При содержании меди в исходной воде 0,2 г/л, количество циклов составляет 14-15, при соотношении фазвода : теплоноситель 1:2 (по примеру 4)-соответственно 28-30 циклов. Количественн О® извлечение меди из органйческой фазы проводят двукратной рёэкстракцией, нагретым до водньгм раствором (1:1) серной кислоты. Соотнощение фаз при реэкстракции органической к водной .составляет 2:1. Пример 3. Извлечение феназина. Экстракция феназина проведена в установке ВьШаривания воды из перегретой смеси исходного раствора с гидрофобным теплоносителем путем сбрасьтания давления. В качестве теплоносителя использован экстрагент - дифенидьная смесь. Исходную воду, содержащую феназин (0,05 г/л), смешивают на входе в испарительную камеру с нагретым до 240 С экстрагентом -в смесителе эжекторного типа. Соотношение экстрагент - вода составляет 10:1. В- испарительной камере вода мгновенно испаряется с поверхности и объема экстрагента. Т1ары воды отводят, конденсируют и направляют в при:емник конденсатора. Зкстрагент из испари тель.ной камеры поступает в емко&ть, гда нагревается до 240 С , откуда его насосом подают вновь через смеситель в й1 парительную камеру. Никл экстрагента замкнутый. Фактор извлечения феназина составляет 100% при полном выпаривайии воды.Концентрация феназина при насьщенйи органической фазы составляет 40г/л, При содержании феназина в исхо/шой воде 0,05 г/л с соотношением фаз органической в водной 10:1, количество циклов использования экстрагента без реэкстракции составляет 800О циклов. Количественное извлечение феназина из органической фазы проходят Трехкратной реэкстракцией нагретым до водным раствором серной кислоты 1:1. Соотношение фаз при реэкстракции органической к водной составляет 2:1. . Экстракция веществ в процессе теплопередачи. . П р и м е р 4. Извлечение меди. В контактный теплообменник, представляющи собой емкость с мешалкой, подают исходную воду с температурой 15°С и содержанием меди 0,3 г/л. Сюда,же подают нагретый до гидрофобный теплоноситель: смес СОВОЛа (фракция тетра-, пента-, гекса-хлордифенилов) с ди фенильной смесью. 1:1, содержащий до 10% экстракционного реагента - пента- . декановой кислоты. Соотношение вода: теплоноситель составляет 1:2. В контактном теплообменнике потоки воды и теплоносителя смешиваются и образук щаяся смесь с те мпературой пос.тупает в среднюю часть колонны-сепарато ра. Колонна-сепаратор представляет cbettft емкость, снабженную отводом горячей воды И снизу отводом экстрагента-теплоносителя. Так как теплоноситель имеет плотность 1200 кг/м и устойчивых эмульсий не образует, происходит быстрое разделение фаз. Сверху колонны-сепаратора -ОТВОДИТСЯ горячая вода t 10О-С, а

Aff:: f iC -9ifii-94.-lr, снизу - теплонЪситель, который поступает в сборник, где его нагревают и вновь подают в контактный теплообменник. Фактор извлечения меди составляет не менее 90%. Реэкстракцкю. меди проводили аналогично примеру 2. Ш . Экстракция веществ из перегретых растворов. Способ осуществляют под давлением, предотвращающим вскипание воды, используя термически устойчивые экстрагенты, например, на основе высокотемпературных органических теплоносителей . 11 р и м е р 5. Извлечение меди. В реактор, представляющий собой толстостенный цилиндрический сосуд вместимостью 200 мл, выполненный из нержавеющей стали с гер- . метично завинчивающейся крьппкой и снабженный снизу выпускным краном, помещают 50 мл исходной воды, содержащей 0,2 г/л меди. Добавляют 50 мл 10% раствора пентадёкановой кислоты в дифе- нильной смеси. Завинчивают крышку и нагревают до 150 С. Давление в реакторе, предотвращающее вскипание воды при нагревании водного раствора свыше 10О С, в данном случае создавалось парами воды, испарившимися из раствора и создавшими равновесное давление,в герметично закрытом реакторе. Затем в течении ЗОс встряхивали и осторожно определяли- органическую фазу. Фактор извлечения меди составил 95%. Реэкстракцию меди проводили так, как указано в примере 2. При соответствующем подборе экстра- гентов и условий экстракции данный спо°б позволяет извлекать из водного раотвора органические и неорганические щества, как растворенны0 в воде, так и . нерастворенные, нахоД5ПЦиеся в видедисперсной фазы, которая растворима в органической фазе. Использование предпйгаемого способа обработки растворов обеспечивает одновременное извлечение веществ; при обработке растворов, а также извлечение из перегретых водных растворов. Формула изобретения Способ извлечения веществ из раство1зов при контакте раств ора с теплоносителем, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения процесса путем , одновременного извлечения веществ при

7 704905g

.... ..--. . .

теплопередаче, контактирование раствора1. Авторское свидетельство СССР

с теплоносителем осуществляют в при-мь 371170, кл. G-O1 G 1/ОО, 1975.

сутствии экстрагента с последующим вы-2. Патент Франции № 1605132,

делением экстрагируемых веществ.кл. F - 28 С 3/00 1971.

Источники информации,5 з. Патент Франции№209 1483,

;п|ринятые во внимание при экспертизекл. В 01 J5 1/00 1976