Способ получения неорганических ионитов Советский патент 1980 года по МПК B01J1/22 

Изобретение относится к области синтеза неорганических.сорбентов, преимущественно на фосфатов или арсенатов металлов W группы и может быть использовано для получени ИОНИТОВ, обладающих селективностью по отношению к ионам, поливсшентных металлов. Известен способ получения фос, циркония путем смешивания раство ов оксихлорида циркония с 12%-ной фосфорной кислотой в среде 4 и соляной кислоты, промывки 4 н соляной кислотой, водой до рН 4 и сутки. После сушки и гранулирования продукт вновь обрабатывают фосфорной кислотой при 50с. Полученный по данному способу ионообменник используют дня поглощения продуктов радиоактивного распада содержащих поливалентные элементы 1 Недостатком этого способа является его многостадийность, получаемые образцы сорбентов относительно слабо сорбируют тяжелые поливалентные элементы. Наиболее близким к описываемому, изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбентов, заключаю щийся JBO взаимодействии соли циркония ( У) с раствором фосфат- или арсенатсодержащего-реагента в присутствии 0,4 Н раствора цитрата натрия и последующим гранулированием продукта 12 . Недостаток способа закл- чается в . том, что образцы синтезируемых по нему сорбентов обладают слабой сорбци-. онной способностью по отношению к поливалентным элементам. Цель изобретения - повышение сорбционной- способности ИОНИТОВ на основе фосфатов или арсенатов метгшлов W группы по отнсяяению к поливалентным элементам. Поставленная цель достигается описываемьм способом получения неорганических ИОНИТОВ путем взаимодействия соли металла IV группы с раствором фосфат- или арсенатсодержащего реагента в присутствии органического соединения, в качестве которого используют дигликолевую кислоту (ДГК) или ее соли, и поспедующей грануляцией продукта. Предпочтительным является введение в реакционную смесь дигликолевой кислоты или ее соли;при мольном соотношении фосфор или мьпиьяк:металл fv гру пы :дигликолевая кислота; равном (0,1-5):1:(0,2-4). Технология cnocq6a состоит в следующем . Смешивают растворы фосфорной (или мышьяковой) и дигликолевой кислот. Полученный раствор вводят при интенсивном перемешивании в раствор соли металла. Образующийся осадок отмывают от избытка реагентов и побочных продуктов реакции и гранулируют одни из известных в настоящее время спосо бов (сушка, замораживание, формовка со связующим и т.д.). Количество основных компонентов реакционной смеси при синтезе выбирают, исходя из следующего соотношения в мольных долях фосфор или мышьяк:металл группы: дигликолевая кислота или ее соль - (0,1-5):1:(0,2-4). Благодаря введению в реакционную смесь дигликолевой кислоты или .ее.со лей получается сорбент со.значительн большей емкостью по редкоземельным элементам. В состав сорбента дигликолевая кислота не входит (в отличие от способа прототипа, в котором цитрат час тично входит в состав сорбента, что приводит-к появлению новых, цитратных, функциональных групп). Это обес печивает стабильность как химического состава, так и сорбционных характеристик ионита. Пример 1. 1,5 л 0,133 М рас вора оксихлорида циркония добавляют к 0,5 л 0,4 М фосфорной кислоты, содержащей 0,04-0,8 моль/г дигликолевой кислоты. Смесь интенсивно перемешивают. Образующийся осадок вы-. держивают. в течение 5-10 ч и отмывают до рН декантата-3. Отмытый гелеобразный осадокотделяют от маточного раствора фильтрацией с отсосом и сушат на воздухе при . Некоторые .свойства продукта приведены в.таблице (образцы 1-5). Пример 2. 1лО,15М раствора оксинитраТа циркониясмешивают с 1 л 0,3 М раствора 3-х замещенного арсената натрия, содержащего О (обра зей б), 0,15 моль/л (образец 7) ДГК. .Дальнейшие операции как в примере 1. Пример 3. К 1 л О,2 М раствора TiCI д в -0,1 .М HCI при интенсивном перемешивании- добавляют 0,5л 1,4 М фосфорной кислоты, содержащей 0,08- моль/л дигликолята натрия (образец 10). При синтезе образца 9 ре. акционная смесь не содержала соединений дигликолевой кислоты. Дальнейшие операции проводятся как в примере 1. Пример 4. К1лО,2М раствора TiCl4 в 0,1 М HCI добавляют при перемешивании 1 л 1 М раствора мышьяковой кислоты, содержащей О (об разец 12) или 0,1 моль/л (образец 13 ДГК. Дальнейшие операции как в примере 1. Пример 5. Сливают вместе при интенсивном перемешивании равные объемы 0,4 М раствора оксибромида гафния и 0/4 М раствора ДГК, содержащего 1,6 (образец 15) моль/л фосфорной кислоты. Дальнейшие операции те же, что и в примере 1. Пример 6. К2лО,1 Мраствора 3-х- замещенного арсената натрия, содержащего 0,025 (образец 17) моль/л диРликолята натрия, приливают при перемешивании 1 л 0,1 М раствора оксибромида гафния. Дальше, как в примере 1. Пример 7. Проводят одновременный (параллельный) слив двух растворов. Раствор 1 содержит 0,6 М фосфорной и 0,6 М дигликолевой кислот. Раствор 2 содержит 0,15 М SnCl4. Соотношение объемов растворов 1 и 2 составляет 0,5:1 (образец 19.). Полученный гелеобразный осадок выдерживают 4 ч, промывают водой до рН декантата-3 и гранулируют методом замораЖивания геля. Пример 8. Проводят параллельЬый слив 1 М раствора мышьяковой кислоты, содержащего 0,5 М ДГК, с 0,5 М раствором SnCl4. Соотношение объемов растворов составляет 3f2 (образец 21) . Дальнейшие операции как в примере 7. Испытывают сорбционные свойства синтезируемых сорбентов по отношению к америцию (Щ ). Определение коэффициентов распределения проводят в статических условиях при использовании 0,01 М раствора HNOj с содержанием америция - 241, равным 410 г-йон/л Обработанный сорбент подвергается многоцикличным испытаниям в колонке, включающим сорбцию америция-241 из 0,01 М раствора HNOj и десорбцию его 4 М раствором HNOa при 60°С. Результаты испытаний приведены в таблице.- / Анализ экспериментальных данных, приведенных в таблице, показывает, что введение ДГК в реакцион.ную смесь существенно улучшает свойства сорбента. Так, коэффициенты распределения америция-241 в 0,01 М HNOj возрастают на 2 порядка. В то же время этот эффект стабилен. Многоцикличная обработка сорбента растворами азотной кислоты приводит лишь к незначительным изменениям сорбционных показателей . Вводимую в синтез ДГК можно использовать неоднократно, так как. она легко выделяется (например упаркой) из маточного раствора и первых промывных вод. При этом невозвратимые потери составляют примерно 5%. Таким образом, предложенный способ позволяет существенно повысить

селективность и воспроизводимость сорбционных характеристик сорбента при поглощении поливалентных элементов и может найти применение в технологии переработки ядерного горюче.го.

А - фосфор или мышьяк Ме - металл (v группы

Формула изобретения 1. Способ получения неорганических ионитов путем взаимодействия соли металла fv группы с раствором фосфат- или арсенатсодержащего реагента в присутствии органических-, соединений с последующей грануляцией, о тличающийся тем, что, с целью

повышения сорбционной способности ионитов по отношению к поливалентным элементам, взаимодействие осуществляют в присутствии дигликолевой кислоты или ее соли.

.2. Способпо П.1, отличающийся тем, что дигликол-евую кислоту или ее соль вводят в реакцион77106118

ную смесь при мольном соотношении1.7. Gal. О. Gal, Proc UN untern

фосфор или як: металл vy группы:conf.on peaceful usesobatomic

дкгликолевая кислота, равном (0,1-energy and Conf.Geneva 28, 69 1958 5) :1: (0,2-4).

Источники информации,2. Chem and 3nd. 47, 292, 1959

принятые BO внимание при экспертизе(прототип).