Способ получения карбоминеральных сорбентов Советский патент 1982 года по МПК B01J20/06 B01J20/20 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОМИНЕРАЛЬНЫХ Изобретение относится к способам получения неорганических ионообменных материалов, которые могут быть использованы для выделения и концент рирования ценных элементов из растворов, пульп и газовых смесей, а также в области еодоподготовки на химических предприятиях. Известен способ получения смешанного титаноугольного сорбента путем нанесения на поверхность угля паров четыреххлористого титана с последующим гидролизом парами воды или аммиаком и прокаливанием композиции на воздухе 11. Недостатками данного способа являются малое содержание и неравномер ность покрытия пористой поверхности угля окислами. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ полу чения сорбентов в виде гранулированных окислов металлов, заключающийся СОРБЕНТОВ в обработке органических ионитов солями металлов с последующей сушкой при 100-110°С и прокалкой на воздухе при 500-600°С 2. Однако прокаливание насыщенных солями элементов органических смол при свободном доступе воздуха исключает возможность получения смешанных сорбентов (уголь - окись элемента) в связи с практически полным выжиганием при 500-600°С как органической части композиции, так и образующегося на начальных стадиях прокаливания (до углеродного каркаса. Отсутствие углеродного каркаса матрицы приводит к частичному спеканию при используемых температурах получающегося в виде сферического окисла сорбента и, следовательно, к уменьшению его удельной поверхности, механической прочности и емкости. Цель изобретения - повышение обменной емкости и механической прочности карбоминеральных сорбентов. Поставленная цель достигается те что согласно способу получения карбоминеральных сорбентов, заключающе муся в отработке ионитов солями металлов, последующей сушке их при по вышенной температуре и прокаливании в атмосфере инертного газа или в вакууме при 500-600°С, прокаливание насыщенных солями металлов ионитов проводят в атмосфере инертного газа или Ввакууме. Способ осуществляют следующим об разом, Гранулированные ионообменные смо лы (аниониты или катиониты) насыщаю солью или смесью солей соответствую щего металла с последующей сушкой композиции при . Для частичной карбонизации органической матрицы и превращения соли металла в окисел высущенный насыщенный ионит подвергают термообработке на воздухе пр температуре до . При использовании соли металла, не разлагающейся в указанных условиях до окисла, перед термообработкой проводится гидролиз аммиаком, водой или водяным паром. Дальнейшую термообработку ком позиции проводят с целью полной карбонизации органической матрицы при бОО-уоО С в атмосфере инертного газа (аргон, азот) или в вакууме, т.е. в условиях, исключающих сгорание образующегося углеродно.го каркаса и обеспечивающих получение смешанного карбоминерального сорбента. Для предоотвращения растрескивания гра.нул карбонизацию ведут ступенчато, начиная с интервал повышения температуры после каждой ступени 15-30 0. Полученные по предлагаемому спосо бу сорбенты обладают механической прочностью , удельной поверхностью 80-igO , полной обменной емкостью 1,3-2,5 MI-зкв Na/r. В зависимости от степени насыщения органического ионита содержание окисла металла в смешанном сорбенте составляет 0,2-0,6 г/г сорбента. Сорбенты, получаемые по известном способу, имеют удельную поверхность 2-8 , полную обменную емкость около 1 мг-экв Na/r и механическую прочность около 45%. Механическая прочность образцов сорбентов определялась в соответствии с ОСТ 05.291-75. Пример. 100 мл винилпиридинового анионита ВП-1Ап|В хлор-форме насыщают раствором четыреххлористого титана. Насыщенный сорбент обрабатывают дистиллированной водой, сушат при 80 С в течение 4 ч и подвергают термообработке на воздухе при 180200 С в течение -6 ч. Полученную композицию ступенчато карбонизируют в токе азота до конечной температуры 500°С; интервал повышения температуры на каждой ступени, начиная с , составляет 2Q°C. Окончательно получают Цй мл катионита со следующими характеристиками: Механическая прочность, 96 Поверхность, 160 Содержание двуокиси титана,сорбента, г/г0,5 Полная обменная емкость, мг-экв Na/r1,7 Пример2. 100 мл анионита ВП-1АП в ОН -форме обрабатывают раствором марганцевокислого калия (концентрация 60 г/л), сушат и подвергают термообработке на воздухе при 170IBO CB течение k-6 ч. Композицию ступенчато карбонизируют в вакууме до 600°С с интервалом 25°С. Получают 40 мл катионита со следующими характеристиками:Механическая прочность, % Поверхность, Mvr Содержащее двуокиси марганца ,сорбента, г/г Полная обменная емкость, мг-экв Na/r П р и м е р 3. 100 мл катионита КУ-2 в форме последовательно насыщают растворами треххлористого алюминия и хлорного железа. После сушки и термообработки композицию ступенчато карбонизируют в токе аргона до конечной температуры с интервалом 20С. Получают 25 мл катионита со следующими характеристиками:Механическая прочность, ё98 Поверхность, м /г110 Содержание Ре20,сорбента, г/г Полная обменная емкость, мг-экв Na/r 1,3 Таким образом, использование предлагаемого способа синтеза позволяет увеличить механическую прочность сорбентов с 5 до , их поверхность с 2,9 до 180 м/г и емкость с 1 до 2,5 мг-экв Na/r. Получение карбоминеральных сорбентов по предлагаемому способу позволяет использовать отходы производства ионообменных смол, а также сброс ные технологические растворы, содержащие соли металлов. формула изобретения Способ получения карбоминеральных сорбентов, включающий обработку иони9826 тов солями металлов, последующую сушку их при повышенной температуре и прокаливание при 500 600°С, о тличаюцийся тем, что, с целью повышения обменной емкости и механической прочности сорбентов, прокаливание ведут в атмосфере инертного газа или в вакууме. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ермоленко Н.Ф. и Эфрос Н.Д. Регулирование пористой структуры адсорбентов и катализаторов. Минск, 1971, с. . 2.Авторское свидетельство СССР t , кл. В 01 F 19/0, 1971 (прототип).