Способ получения сурьмянокремневого катионита Советский патент 1982 года по МПК B01J20/10 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУРЬМЯНОКРЕМНЕВОГО КАТИОНИТА

Изобретение относится к области синтеза неорганических ионообменнихов, кон кретно к получению сурьмянокислых сор- бентов, и может быть использовано для селективного поглощения овузарядных ка тионбв из кислых сред. Известен способ получения неорганического ионообменника на основе сурьмы включающий смешивание актимонатов ше лочных металлов с неорганическими, кислотами, выбранными из ряда , HCESCLj, и НС6, и последующе е осаждение полисурьмяной кислоты раство ргал гидроксида аммония. При этом полу чают сорбенты, селективные к одно-, . двух- или трехзарядным ионам металлсж в зависимости от типа кислоты 1. Недостатком данного способа являет ся то, что получаз ые по нему сорбенты невозможно непосредственно использовать в динамических условиях осуществления сорбционного: процесса, так как конечный продукт получается в виде мелкодисперрного порошка. Для улучшения физико-химических характеристик сурьмя яокислых катионитов, химической прочности, термической ycroft.чивости в них вводят различные связую1шие метериалы. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемся результату является способ получения сурьмянокремневого катионита, включай) швй смешивание солянокислых растворов сурьмы с кремнесодержашЕМ соединением, выдержку осадка для его созрева « вя, промывяу, гранулирование и сушку при повышенной температуре. В качестве кремнесодержашего соедн нения используют силикат натрия, а сую ку ведут при 100-130° С. В итоге получают продукт, предстаедям юший собой смешанный окисел сурвмы в кремний в, в зависимости от соотношо ния Sb/Si в исходном растворе, BMeio ший строение от ярко выраженного таллвческого до попукристаплического 27. 392 Недостатком этого способа является его многостадийность, наличие маточного раствора, содержащего некоторые ко- личества непрореагировавшей сурьмы и кремния, а также относительно невысокая по сравнению с-полисурьмяной кислотой, обменная емкость, вследствие вхожд ния части ионов натрия в кристаллограф ческие позиции, которые в обычных уеловиях не обмениваются. Цель изобретения - повышение емкости сурьмянокремневых катионитов. Поставленная цель достигается согласно способу получения сурьк янокрга - невого катионита, включающему смешивание 4-6 М солянокислых растворов сурь мы ( Y } с кр0и1несодержащим соединением, в качестве которого используют силикат калия, при мольном соотношении SbtSi при смешивании в пределах 8 3:1, cиликaтc4vf калия с последующим осаждени д смешанного гидратированного окисла сурьмы и кремния, его выдержку для созревания, промывку, гранулирование и сувпсу при 16О-250 С в течение 6-12 ч. Отличительным признаком способа является использоваш1е в качестве солянгасислых растворов 4-6 М растворов Sb(V), в качестве кремнесодержащего соединения - силиката калия и проведе ние сушки готового продукта при 16О- 25О°С. Другими отличиями способа являются проведение смешивания сурьмянокислых растворов с силикатом калия при мопьнмл соотношении 5Ь - 3:1, а сушки в тече1Я1е 6-12 ч. Технология способа состоит в следуютем. Готовят исходные сурьмякосодер жащие растворы, для чего по первому варианту способа растворявэт соединения, содержащие5b{V), например KSWCSH), а преимущественно SbCESB 4-6 М соляной кислоте и получают О,2-О,5 М растворь 3b(V) в соляной кислоте. По второму варианту в качестве исход ных используют 4-6 М солянокислые растворы5Ь(Ш), в которые добавляют переводаSb(111) при еле дующем мольном соотношении компонентов Sb:K ,4 - 1,5:1. В итоге получают комплексное соединение5Ь( V ) типа KSbCS(OH)j,. Затем к полученному по первому или второму варианту сурьмяН1жвслому раствору прибеьвляют при непрерывном перемешивании раствор сшпжа 94 а калия с плотностью d ,061,10 г/см :в количестве, обеспечивак щем мольное соотношение Sb:3- при синтезе, равное (8 - 3):1. Данное соотношение Sb:5i является оптимальным, так как обеспечивает, с одной стороны, необходимую механическую прочность для практического применения сорбентов, а с другой - достаточно совершенную кристаллическую структуру. котора я в конечном итоге характеризует ойленную способность сурьмянокислых катионитов. При соотношении ЗЬ:2ч - 3 данный параметр сорбентов, как показали преснварительиые эксперименты, значительно уменьшается, и в соответствии с ним резко падает их обменная емкость. При соотношении 5Ь : 5 8 не удает ся получить механически прочные катионить1, пригодные к практическому исполь« зованию в колоночных сорбционных процеосах. Наличие же того или иного количества иона калия в исходной смеси при ее смешивании не оказывает влияния на обменную емкость, так как в отличие от нат- . рия, калий в обычных условиях не t 6paзует смешанную кристаллическую фазу с сурьмянокислородными октаэдрами. Hanptvтив, при дальнейшей обработке он очень легко и полностью вымывается из сорбента, способствуя фо ялированшо правиль ной 1фисталлической решетки у готового продукта. После осаждения геля во всем объеме, которое, в зависи юсти от концентрации . и соотношения исходш 1Х реагентов, сос«««в 30 с - 2 мин, его выдерживают «« созревания 1О-2О ч, затем промывают до 1 промывшгх вод 4-6, сущат при бО-ЮО С, гранулируют путем дек- , ршштации (замачивания в холодной воде) и, наконец, готовый продукт окончательно высушивают при 160-2501 С в ч. Данный температурный режим сущки является наиболее оптимальным для окончательного сформирования и закрепления наиболее совершенной кристаллической структуры конечного продукта. В этэах условиях происходит интенсивное удаление окклюдированной воды из сурь мяносодержащих катионитов и одновременная стабилизация ионов в определе ных, наиболее энергетически выгодных кристаллографических позициях. Верхний предел обусловлен границей термостабильности исходной фазыбЬ О -пК ( 280°С), при превышетга которой в сурьмя носодержапшх сорбентах начинают происходить .частично необратимые изменения, сопровождающиеся фазовым пере ходом Sb (V) Sb (П1), вследствие чего их о енная емкость уменьшается. Проведение сушки сорбентов в указанном температурном интервале в течение 6-12 ч. позволяет обеспечить равнсмер . ность прогрева при различной толщине слоя (от 1 до Ю см). После окончательной сушки сорбент переводят в Н форлу путем его контактирования с 5-кратным о&ьемс 4 2г3 М азотной кислоты, промывают водой -до рН промывных вод 4-6 и высушивают на воздухе или при 60-1 до постоянного веса. Данную операцию можно проводить как после синтеза, так и непосредственно перед исполь.зованием сор. бентов в сорбпионных процессах, так как ионы калия не входят в состав кристаллической решетки катионитов даже при их длительном пребывании в калиевой фор

ме.

Пример. 10О мл 4 М солянокислого раствс а Sb CKjjv содержащего 0,4 MSb при непрерывном перемешивании смешивают с 6р мл раствора , Зв содержащего О,05 М 5 (соотношение SbtSI S:). Через 2 мин после смешивания образуется гель по всему обь&лу реакционной массы, который составляют при к(Ж(натной температуре для созрева- J5 ния на 2О ч, затем прс сывают до рИ промывных вод 4, сушат при , нулируют путем замачивания в холодной воде и окончательно высушивают при 1бО С в течение 6ч., 40

П р и м е р 2. 10О ми 6 М солянокислого раствора Sb СР содержащего 0,48 М 5Ь, смешивают с 1ОО мл раст ;вора К25Юэ, содержащего ОД4 М Si . (соотношение Sb :S-i 3:1). Через ЗО с после смешивания образуется гель по всему объему, который обрабатывают по примеру 1, за исключением того, что окончательную сущку ведут при 25О С 12ч..50

Пример 3. К 1ОО мл 6 М соля- нокислого раствора $ЬС 8 3 .содержа-, щего О,43 MSb , при непрерывном перемешивании прибавляют небольшими порциями 31 г соли КМОз (мольное соотно- шение Sb :К 1,5:1). Происходит бурввв реакция, сопровождающаяся выделением окислов азота. Затем к полученному раст 0

предлагаемому способу, обладают в интервале рН 2-8 на 2О-30% большей обменной емкостью по сравнению с извест ным сорбентом, что, в пересчете на весовые единицы, составляет около 30 мг/л (по иону калия).

Таким образом, щэедлагаемый способ позволяет получать не(фганические cypi мянокремневые катиониты, обладающие повышенной- обмеаа.оЛ емкостью, исполь ; зуя в качестве исходных как соединешЕЯ Sb(V), так и 5Ь(Ш). Способ может быть ислользсюан в области синтеза устойчивых в агрессиавиых средах ионооб менников для кзвлечеиия различных ионов из сточн х вод.

Формула взобретенвя

г

i

I ««

г

5

ч 6

Фиг.1

ю

РН