Способ удаления моновалентных неорганических кислот из водного раствора Советский патент 1981 года по МПК C02F1/26 C02F1/26 C02F101/10 C02F103/16 

(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ МОНОВАЛЕНТНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ ИЗ ВОДНОГО

Изобретение относится к способу, посредством которого, используя экстракцию жиДкоста, можно удалять моновалентные неорганические кислоты из водного раствора, содержащего металлические соли кислот. Это изобретение может быть использовано и для обработки различных промышленных сточных вод, например травильных ванн, а также для гидрометалщ ргических процессов.,

, В промьииленности многие жидкие стоки Представляют собой в.одные растворы,; содержащие металлические соли кислот.

В тех случаях, когда такие промышленные стоки содержат в основном сульфаты или серную кислоту, используются достаточно эффективные способы извлечения металлов из растворов: Однако, если эти жидкие стоки содержат большие или меньшие количества моновалеНтных неорганическнх кислот, особенно азотНой кислоты или галогенной кислоты, или их соли, то возникают значительные проблемы изза вредности этих составов (например азотной кислоты, фторидов, нитратов), их коррозионной способности (например Хлоридов) или же из-за трудностей, связашшх с извлечением кисг РАСТВОРА

лот или металлов (например фтористоводородная кислота - это соединение, которое исключительно трудно осадить с многими металлами)..

Наиболее близким по технической сущности является способ удаления моновалентных кислот (например HNOa) из водного раствора экстракцией органической яоадкой фазой (трибутилфосфат в керосине), не смешивающейся с раствором и образующей аддукты с моновалентными кислотами, с последующим разделением

10 органической и водНой фаЬ и выделением моНовалентных неорганических кислот 1.

С целью повышения степени удаления и возможности удаления моновалентных кислот из растворов их солей, в раствор вводят серную

15 кислоту в количестве, эквивалентном содержанию ионов металла в растзйре.

Добавление Hj SO4 к обрабатываемому раствору перед экстрагярсшанием значительно улучшает селективность извлечеюш моновалентных

20 кислот и металлов. При отсутствии HjSO4, извлеченная кислая фракция содержит почтила 8 раз больше Fe и Ni и в 5 раз больше Сг, чем соответствующая кислая фракция при добавлении HjSO.

25 Сравнительные данные приведены в табл. 1. Моновалентные неорганические кислоты, преимущественно азотную кислоту и галогенную кислоту, удаляют из водного раствора металлических солей этих кислот следующим образом. Содержание серной кислоты в растворе устанавливают таким образом, чтобы оно было по меньшей мере эквивалентно содержанию ионов металла в растворе, после чего мойовалентные неорганические кислоты экстрагируют приведе нием раствора в контакт с органической фазой, содержащей соединения, образующие аадукты с моновалентными кислотами. Водный раствор может содержать растворимые в воде соли одной или нескольких моновалентных кислот и один или больше ионов металла, начиная с liOHoB щелочных металлов до ионов тяжелых металлов. Если же раствор содержит сильные окислительные вещества, например хромовую кислоту, хлор или окиси хлора, то может оказаться желательным восстановление их перед экстраквдей. Органическая фаза состоит из разбавителя и образующего аддукт агента. Она должна обладать высокими коэффициентами разделения моновалентных кислот НХ относительно серной кислоты и ионов металла. Коэффициент разделения - соотношение между коэффициентами распределения Д органической и водной фазы соответствующей среды. Органические фазы, пригодные для экстракции моновалентных кислот, приведены в табл. В ходе экстракции образуется аддукт в вид органической фазы в соответствии с реакциями Nve %zx--b(z/2)HiS04 (г/г) MX Q z HXQCopr-V где Х ион галогена или ион нитрата в водной фазе; органическая фаза, (орг.) аддукт, образующийся в органической фазе. Универсального агента, образующего аддукты С монрвалентными кислотами, не существует, позтому состав органической фазы определяетс составом обрабатываемого раствора. Наряду с моновалентными кислотами в органическую фа зу могут экстрагироваться и некоторые неорганические кислоты, такие как фосфорная и бор ная. В некоторых определенные тяжелы металлы, такие как молибден и вольфрам, так же обнаруживают тенденцию к переходу в орга тческую фазу. Способ извлечения моновалентных неорганических кнслот из водного раствора осзоцествля ют в обычной аппаратуре, используемой для эк стракции жидкостей. Контакт между фазами 94 осуществляется в смесителе, после чего происходит разделение фаз в отдельной аппаратуре. Экстракцию удобно осуществлять в несколько стадий, обеспечив при этом противоток между фазами. Желательно расщепить образовавшийся аддукт в органическом экстракте, полученном при экстракции, и таким образом регенерировать органическую фазу для повторного применения. Известно множество разных способов осуществления этого типа расщепления. Например, кислоты можно выщелачивать в виде металлических солей, с помощью щелочей. После экстракции органическую фазу и водный раствор обрабатьшают раздельно известными способами. Пример. Травильная ванна, используемая для травления нержавеющей стали, имеет следующий состав: НМОз - 150 г/л; HF - 30 г/л; Fe - ЗОг/л; .CN-- 4,8 г/л; ,5 г/л; Мо -1,2г/л. H2S04 добавляется в количестве 54 г/л. Это количество эквивалентно содержанию металла в растворе. Травильная ванна охлаждается до нормальной температуры, экстракция осущест-. вляется при помощи органической фазы, состоящей из 25% керосина и 75% трибутилфосфата. Азотная кислота, плавиковая кислота, молибден переходят в ортаническую фазу. Кислоты в органической фазе экстрагируются водой и ревдркулируют в травильную ванну. Любые остаточHbie количества кислот в органической и молибден экстрагируются раствором гидроокиси натрия, причем тяжельге металлы осаждаются в виде гидроокисей, которые регенернруются в качестве исходных материалов. П р и м е р 2. Сульфидную руду с содержанием 20,6% меди выщелавдвают кислотной смесью, содержащей 6 молъ на литр азотной кислоты и 4,5 моль на литр серной кислсуты. Полученные азотные газы окисляются и рециркулируют в качестве азотной кислоты. Выщелачивающий раствор содержит 18,4 г/л меди, 2,1 г/л железа и 147 г/л азотной кислоты вместе с серной кислотой, получаемой как из добавленной кислоть, так и из окисленной сульфидной серы. Вьпцелачивающий раствор экстрагируется с помощью органической фазы, содержащей 25% керосина и 75% трибутилфосфата. С ганическая фаза удаляет 99,9% азотной кислоты, которая регенерирует из органической фазы выщелачиванием и рециркулии т в про цессе. После экстракции выщелачиэающий раствор состоит нз раствора серной кислоты с содеряганнем 25,5 г/л меди, 2,9 г/л железа и только 0,05 г/л азотной кислоты. Медь можно экстрагировать нз раствора селективно экстракцией органическим реагентом при помощи извест Ного способа.

С добавление1ъ{ N2804, мг металла/л

Без добавления Нг8О4

Fe Г Mi I Сг

3.3

0,9

Q.4

100% 1М HjSO

геК сон

100%6М H2SO4

диэтиловогоэф1фа

Формула и а о б р ie т е и и я

Способ удаления моновалеитных иеортанических кислот из водного раствора, включающий экстракцию органической жидкой фазой, rie смешивающейся с раствором и образующей аддукты с моновалентными кислотами, с последующим разделением органической и водной фаз и выделением моновалентных неорганических кислот, отличающийся тем.

HF

HCIОД . 4.io- (Си 10)

ЧТО, с цепью повышения степени удалении и возможности удаления моновалентных кислот из pactBOtioB их солей, в водный раствор вводят серную кислоту в количестве, эквивалентном содержанию ионов металла в растворе.

Истовдикн ийформайии, принятые во внимание при экспертизе 1. Журнал йеорганической химии т. 5, N 6, 1960, с. 1337.