СОРБЦИЯ ХРОМА (VI) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ МАРКИ АМП

СОРБЦИЯ ХРОМА (VI) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ МАРКИ АМП


RU (11) 2288290 (13) C2

(51) МПК
C22B 34/32 (2006.01)
C22B 3/24 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004123383/02 
(22) Дата подачи заявки: 2004.08.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.08.02 
(43) Дата публикации заявки: 2006.02.10 
(45) Опубликовано: 2006.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 94029354 A1, 10.07.1996. RU 2040476 C1, 25.07.1995. RU 2084551 C1, 20.07.1997. RU 2110481 C1, 10.05.1996. WO 02/36839 A1, 10.05.2002. FR 2442244 A1, 20.06.1980. AU 8425875 А, 03.03.1977. US 2003143137 В2, 31.07.2003. 
(72) Автор(ы): Воропанова Лидия Алексеевна (RU); Алексеева Светлана Николаевна (RU); Павлютина Елена Александровна (RU); Тимакова Евгения Евгеньевна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Воропанова Лидия Алексеевна (RU) 
Адрес для переписки: 362031, РСО-Алания, г. Владикавказ, пр-т Коста, 278, кв.127, Л.А. Воропановой 

(54) СОРБЦИЯ ХРОМА (VI) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НА АНИОНИТЕ МАРКИ АМП
Способ извлечения хрома (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Техническим результатом является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов хрома (VI) из водных растворов с повышенным содержанием хрома. Это достигается тем, что сорбцию осуществляют на гелевом анионите марки АМП, содержащем обменные группы



с предварительной кислотной, щелочной или водной обработкой анионита и сорбцию ведут при рН 0-2. 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ извлечения хрома (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ сорбцией и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих хром (VI).

Известна сорбция хрома (VI) из водных растворов с применением ионообменных смол [Спирин Э.К. и др. Общие свойства ионообменных материалов, Акмола, "Жана-Арка", 1992, с.152-154], с этой целью применяют как аниониты, так и катиониты.

Недостатком способов является то, что сорбция исследовалась без учета влияния предварительной обработки сорбента, а также отсутствуют данные о сорбции хрома (VI) на анионите марки АМП.

Наиболее близким техническим решением является способ сорбции ионов хрома (VI) на гелевом анионите марки АМП [Заявка 94029354 RU А, МПК С 02 F 1/28, опубл. 10.07.1996].

Недостатком способа является то, что не исследована сорбция хрома (VI) из водных растворов с повышенным содержанием хрома.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа селективного извлечения ионов хрома (VI) из растворов с повышенным содержанием хрома.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективность процесса сорбции хрома из водного раствора.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе сорбции хрома (VI) из водного раствора на гелевом анионите марки АМП, содержащем обменные групы



с предварительной кислой, щелочной или водной обработкой, сорбцию осуществляют при рН 0-2.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-3 даны зависимости обменной емкости сорбента, в мг Cr (VI) на 1 г сорбента, от величины рН раствора, времени сорбции и способа предварительной обработки сорбента.

Примеры конкретного выполнения способа.

Сорбцию Cr (VI) осуществляли из 200 см3 исходного раствора К2Cr2О7 с концентрацией 2,56 г/дм3 по Cr, масса сорбента 2 г.

Сорбент предварительно подвергали кислой, щелочной или водной обработке (выдерживали в течение суток соответственно в 0,1 н. растворах Н2SO4 или NaOH, или в дистиллированной воде).

Концентрацию ионов хрома определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121.

В процессе сорбции величина рН раствора изменялась, поэтому в процессе сорбции проводили коррекцию заданного значения рН при непрерывном перемешивании.

Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH или H 2SO4. Заданное значение рН поддерживали в течение 2 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно, поэтому коррекцию величины рН осуществляли один раз в сутки.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре в течение суток. Используя значения концентраций ионов хрома в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали обменную емкость сорбента (ОЕ), мг/г.

Пример 1 (фиг.1).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0, 1 н. растворе H2SO4.

На фиг.1 даны результаты сорбции из водного раствора К2Cr 2O7 в интервале рН 0-9. При рН>7 сорбция осуществлялась за время менее 2 ч. При рН 7 сорбция осуществляется за время более 2 ч. Лучшие результаты получены при следующих значениях рН:

pH 4 2 
OE, мг/г 193 199 


Пример 2 (фиг.2).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворе NaOH.

На фиг.2 даны результаты сорбции из водного раствора К2Cr2O7 в интервале рН 0-9. При рН>4 сорбция осуществлялась за время менее 2 ч.

При рН 4 сорбция осуществляется за время более 2 ч. Лучшие результаты получены при следующих значениях рН:

pH 4 2 
OE, мг/г 227 219 


При рН 0 обменная емкость ОЕ=240 мг/г. Однако с течением времени (более 2 ч) за счет окислительно-восстановительной реакции между хромом (VI) и сорбентом обменная емкость сорбента снижается и через сутки составляет ОЕ=188 мг/г, при этом в растворе появляется хром (III), его концентрация 0,52 г/дм3

Пример 3 (фиг.3).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

На фиг.3 даны результаты сорбции из водного раствора К2Cr2O7 в интервале рН 0-10. При рН>4 сорбция осуществлялась за время менее 2 часов. При рН 4 сорбция осуществляется за время более 2 часов. Лучшие результаты получены при следующих значениях рН:

pH 4 0-2 
OE, мг/г 219 235-230 


При рН 4 через время 2 ч обменная емкость в зависимости от исходной концентрации, Сисх, г/дм3, составила:

Cисх, г/дм 3 1,00 1,46 1,88 2,56 
OE, мг/г 100 141 167 209 


Из полученных экспериментальных данных следует, что при комнатной температуре результаты сорбции зависят от предварительной обработки сорбента, исходной концентрации раствора, величины рН раствора в процессе сорбции и времени сорбции.

Получены близкие результаты сорбции при предварительной щелочной и водной обработках сорбента. Полимеризационные процессы, протекающие в слабокислых растворах, незначительно повышают обменную емкость гелевого сорбента, но снижают скорость сорбции, так как полимеризационные превращения осуществляются во времени.

Из экспериментальных данных следует, что в кислой области развиваются окислительно-восстановительные процессы и тем интенсивнее, чем меньше величина рН и больше время контакта раствора и ионита.

При любых способах обработки сорбента в щелочной области с течением времени происходит небольшое снижение его обменной емкости, что может быть связано с деструкцией сорбента в щелочных средах.

По сравнению с прототипом сорбция на анионите марки АМП при оптимальных условиях является быстрым и эффективным способом извлечения ионов хрома (VI) из водных растворов.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ сорбции хрома (VI) из водных растворов на гелевом анионите марки АМП, содержащем обменные группы



с предварительной кислотной, щелочной или водной обработкой анионита, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют при рН 0-2.