СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЫШЬЯКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЫШЬЯКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ


RU (11) 2009229 (13) C1

(51) 5 C22B3/44, C22B30:04 

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

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

(21) Заявка: 5029611/02 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.16 
(45) Опубликовано: 1994.03.15 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное объединение "Радиевый институт" им.В.Г.Хлопина 
(72) Автор(ы): Попик В.П.; Заманский В.Я.; Павилайнен Ю.В.; Трубицын М.Б. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное объединение "Радиевый институт" им.В.Г.Хлопина 

(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЫШЬЯКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 

Использование: переработка мышьякосодержащих водных растворов, в частности способы переработки сточных вод металлургических процессов. Сущность: перед восстановлением мышьяка до элементарного состояния трехвалентный мышьяк переводится в пятивалентное состояние. Процесс восстановления ведут в нагретом до 80 - 90С мышьякосодержащем растворе с рН 3 - 5, содержащем 0,5 - 10 г/л мышьяка, 0,1 - 0,5 г/л Сu в виде сульфата меди, восстановителем является металлический цинк в полуторакратном избытке по отношению к мышьяку. 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к переработке мышьяксодержащих водных растворов.

Известны способы извлечения мышьяка из водных растворов неорганическими реагентами: Ca(OH)2, PbCl2 и др.

Недостатками этих способов являются большой расход осаждающих реагентов, дороговизна некоторых из них, значительные объемы мышьяксодержащих осадков, подлежащих захоронению, применение дорогостоящей аппаратуры для предотвращения коррозии, дороговизна захоронения осадков.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ, предусматривающий осаждение трехвалентного мышьяка в элементном виде из водных растворов с рН<6 в присутствии восстановителя и катализирующих процесс ионов тяжелых металлов; Fe2+ Cu2+ и др.

Однако приведенный способ имеет следующие недостатки: при восстановлении трехвалентного мышьяка в водных растворах процесс идет с высокой скоростью при рН<3,5, при таком значении рН возможно образование сильно ядовитого AsH3. Избежать образования арсина можно в том случае, если поддерживать высокой концентрацию катализирующих процесс тяжелых металлов (T M) (больше 5 г/л). При значениях рН 3-5 необходим еще больший избыток катализирующих ионов Т М, так как реакция восстановления замедляется и при определенной температуре в этой области рН идет образование арсина. Также, как в восстанавливаемом растворе, содержащем мышьяк, должны существовать одновременно, как минимум, два катализирующих иона, Cu2+ и Fe2+. Это ведет к усложнению и удорожанию аппаратурного оформления за счет необходимости улавливания AsH3, а также и повышенному расходу реагентов. Получающийся при этом способе восстановления элементный мышьяк сильно загрязнен тяжелыми металлами, содержащими 50-60% основного вещества, в котором 70% мышьяка находится в элементном виде, а остальные 50-40% приходится на Fe, Cu, Zn, присутствие в растворе которых необходимо. Кроме того, доочистка восстанавливаемого раствора, содержащего As (III) до ПДК затруднена из-за того, что соединения, содержащие As (III) значительно растворимы в воде и имеют тенденцию к выщелачиванию, что требует специальных хранилищ для хранения мышьяксодержащих осадков.

Цель изобретения - упрощение и удешевление способа очистки мышьяксодержащих сточных вод, уменьшение степени загрязнения Т М осаждаемого мышьяка для упрощения его регенерации, а также возможность более эффективной доочистки до ПДК восстанавливаемого раствора.

Это достигается тем, что перед восстановлением мышьяка до элементарного состояния трехвалентный мышьяк переводится в пятивалентное состояние окислением трехвалентного мышьяка стехиометрическим количеством 30% H2O2 добавленной в исходный раствор. Процесс восстановления ведется в нагретом до 80-90оС мышьяксодержащем растворе с рН 3-5, содержащем 0,5-10 г/л мышьяка, 0,1-0,5 г/л Cu в виде сульфата меди, восстановителем является металлический цинк в полуторакратном избытке по отношению к мышьяку.

При таком режиме восстановления через полчаса образуется легкофильтруемый осадок металлического мышьяка с содержанием последнего не менее 85-92% и меди 7-14% и незначительные следы цинка, который может быть легко регенерирован. Как показывают экспериментальные данные увеличение рН>5 ведет к замедлению скорости восстановления As (V), уменьшение рН 3 нежелательно из-за возможности восстановления As (V) до арсина, понижение температуры ниже 80оС замедляет процесс, повышение выше 90оС нежелательно из-за чрезмерного испарения, уменьшение концентрации меди меньше 0,1 г/л ведет к неполному восстановлению мышьяка, увеличение больше 0,5 г/л не имеет смысла, так как существенного влияния на скорость восстановления и степень извлечения мышьяка не оказывает. Уменьшение количества цинка приводит к неполному восстановлению мышьяка, увеличение выше полуторакратного избытка приводит к загрязнению осадка цинком и не влияет на степень извлечения мышьяка. Экспериментальные данные представлены в таблице.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в заявляемом способе восстановлению подвергается раствор, содержащий пятивалентный мышьяк.

Использование предлагаемого способа извлечения пятивалентного мышьяка из водных растворов по сравнению с существующим имеет следующие преимущества: при восстановлении As (V) при выбранном значении рН арсин не образуется ни при каких условиях, что упрощает процесс восстановления; при восстановлении As (V) достаточна концентрация катализатора Т М на порядок ниже, чем в известном способе, что удешевляет процесс и не приводят к излишнему засолению; при этом достаточно использовать один катализатор (Cu2+), что облегчает регенерацию раствора от избытка Т М; пятивалентный мышьяк, остаточная концентрация которого в растворе после восстановления выше ПДК, может быть легко удален до требуемой концентрации эффективными методами; металлический мышьяк, получающийся при восстановлении из раствора пятивалентного мышьяка, загрязнен незначительно Т М и может быть легко регенерирован и использован повторно.

П р и м е р 1. К исходному раствору объемом 100 мл и концентрацией As (III) = 0,5 г/л прибавляется 0,05 мл 30% H2O2 для окисления As (III) до As (V) через 15 мин раствор нейтрализуется 1 м NaOH до рН 4-5 и к нему добавляется 0,118 мг CuSO4 5 H2O. Раствор перемешивается до растворения медного купороса, нагревается до 80-90оС и в нагретый раствор добавляют 162,5 мг цинка. При данной температуре раствор выдерживается 0,5 ч. Выпадает в осадок мышьяк и отделяется от раствора. Остаточная концентрация As (V) в растворе составляет 0,004 г/л.

П р и м е р 2. К исходному раствору объемом 100 мл и концентрацией As (III) = = 3,5 г/л прибавляется 0,35 мл 30% H2O2 для окисления As (III) до As (V). Через 15 мин раствор нейтрализуется 1 м NaOH до рН 4-5 и к нему добавляется 196,5 мг CuSO4 5 H2O. Раствор перемешивают до растворения медного купороса, нагревается до 80-90оС и в нагретый раствор добавляют 1137,5 мг цинка. При данной температуре раствор выдерживается 0,5 ч. Остаточная концентрация As (V) в растворе составляет 0,004 г/л.

П р и м е р 3. К исходному раствору объемом 100 мл и концентрацией As (III) = = 9,5 г/л прибавляется 0,9 мл 30% Н2О2 для окисления As (III) до As (V). Через 15 мин раствор нейтрализуется 1 м NaOH до pH 4-5 и к нему добавляется 196,5 мг CuSO4 5 H2O. Раствор перемешивается до растворения медного купороса, нагревается до 80-90оС и в нагретый раствор добавляют 3087,5 мг цинка. При данной температуре раствор выдерживается 0,5 ч. Остаточная концентрация As (V) в растворе составляет 0,004 г/л. (56) Заявка Японии N 54-74272, кл. C 22 B 30/04, опублик. 1979. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО МЫШЬЯКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ, включающий восстановление мышьяка в присутствии катализатора - иона двухвалентной меди, отличающийся тем, что перед восстановлением трехвалентный мышьяк переводят в пятивалентное состояние и процесс ведут при концентрации катализатора 0,1 - 0,5 г/л.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru