Сорбент для извлечения ионов бериллия и ртути из растворов

Сорбент для извлечения ионов бериллия и ртути из растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химии сорбентов на основе диоксида кремния, поверхность которого химически модифицирована группами аминофосфоновой кислоты с формулой (CH2fe МН-С(СНз)2 - РОзНа. Указанный сорбент селективно извлекает из растворов ионы бериллий и ртути, причем ионы бериллия извлекаются до уровней ниже ЛДК. Синтез сорбента осуществляли путем обработки аминопропилоеого силикагеля эфиром фосфорной кислоты и ацетоном с последующей обработкой соляной кислотой. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 J 20/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4814486/26 (22) 16.04.90 (46) 07.11.92. Бюл, ¹ 41 (71) Киевский государственный университет им; Т.Г.Шевченко (72) О.П.Рябушко, Г.Н.Зайцева, А,T.Ïèëèпенко и О.Н.Желиба (56) Авторское свидетельство СССР № 1613130 по заявке № 4393691/26, В 01 0

15/08, 1988.

Изобретение относится к химии и может быть использовано для очистки технических вод от наиболее токсичных металлов — бериллия и ртути, до уровня ниже ПДК, а также для концентрирования ртути и бериллия B анализе и микроконцентраций, Целью изобретения является увеличение полноты извлечения бериллия и расширение диапазона рН извлечения.

Поставленная цель достигается новым сорбентом на основе кремнезема, с ковалентно закрепленной на поверхности а - демител -P - пропиламинофосфоновой кислотой. Сорбент получают путем обработки кремнезема, содержащего ковалентно связанный дипропиловый эфир а-диметилР-пропиламинофосфоновой кислоты, однонормальным раствором кислоты .

Пример 1. Синтез сорбента, содержащего на поверхности ковалентно связанную с ВО1 а -диметил j3-пропиламинофосфоно„,!Ы„„1773475 Al (54) СОРБЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ

БЕРИЛЛИЯ И РТУТИ ИЗ РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к химии сорбентов на основе диоксида кремния, поверхность которого химически модифицирована группами аминофосфоновой кислоты с формулой (СН2)з NH-С(СНз)2 - РОзН2. Указанный сорбент селективно извлекает из растворов ионы бериллия и ртути, причем ионы бериллия извлекаются до уровней ниже ПДК. Синтез сорбента осуществляли путем обработки аминопропилового силикагеля эфиром фосфорной кислоты и ацетоном с последующей обработкой соляной кислотой. 2 табл. вую кислоту, осуществляли следующим образом: смесь 50 г аминопропилового силох- 2 . рома С-120 и 100 мл абсолютного толуола помещали в трехгорлую колбу, снабженную двумя воронками и мешалкой и погруженную в масляную баню. Одновременно из двух воронок прибавляли по каплям растворы 10 мл ацетона (осч) в 50 мл безводного толуола и 7 г дипропилового эфира фосфо- Ф ристой кислоты в 50 мл безводного толуола при интенсивном перемешивании и темпе- (Я ратуре 60м С в течение 2 ч. После добавления растворов нагревание продолжали еще 4 ч, Охлаждали, осадок отфильтровыва. ли, промывали ацетоном, 50 r сорбента заливали 100 мл однонормального раствора соляной кислоты и прибавляли 25 мл этанола. Смесь выдерживали на шейкере в течение 5.ч, промывали водно-этанольной смесью (10;1 по объему) и окончательно этанолом. Высушивали на воздухе. Кислотность водной вытяжки полученного

1773475 сорбента 4,25, Концентрация закрепленных групп 0,20 ммоль/г.

Пример 2. Некоторые свойства предпон<енного сорбента.

Химическую индивидуальность заявляемого сорбента характеризовали методом ядерного магнитного резонанса высокого разрешения с вращением образца под "магическим" углом на ядрах Р, В спектре

31 образца присутствует одна линия с химическим сдвигом 9,6 м.д., указывающая на присутствие групп фосфоновой кислоты.

В ИК-спектрах образца наблюдаются полосы, характерные для колебания CHz групп 1 п ч, = 2880 см, v,„ = 2960 см,дсн2 =

-1 -1

-1

=1465 см, ИН-групп, дк1н -= 1630 см, В области валентных колебаний наблюдается одна широкая полоса, возникающая из-за суперпозиции полос Р— ОН и 1чН-групп, возмущенных внутри- ипи ме>кмолекулярной водородной связью.

В соответствии с элементным анализом на фосфор, после разрушения сорбента в щелочи и окисления фосфоновых соединений до фосфатов концентрацияэакрепленных групп равна 0,20 ммоль/г.

Пример 3. В 6 колб, содержащих по

0,05 r сорбента, полученного по примеру 1, прибавляли раствор, содержащий 20 мкг бериллия, и раствор азотной кислоты до рН

0,7; 3,4; 3,8; 4,1; 4,7; 6,4. Объем раствора доводили до 25 мл водой. Содержимое колб перемешивали 1 ч. Осадки отделяли фильтрованием. Определяли содер>кание бериллия в растворе спектрофотометрически по реакции с хромазуролом S в присутствии неионного ПАВ ОП- 10. Содержание берилIlNsl на сорбенте определяли по разности между количеством введенного бериллия и его концентрацией после сорбции. На основании измерений рассчитывали коэффициент распредепенля 0<1. Результаты расчета приведены в табл.1. Аналогичные измерения проводили дпя прототипа, полученного по методике. Результаты приведены в табл.1, Пример 4, Аналогично примеру 3 прибавляли 25 мл раствора нитрата ртути с концентрацией 1 10 моль/л. Результаты приведены в табл,1, Как видно из табл,1, извлечение ионов бериллия на заявляемом сорбенте происходит полнее, чем на прототипе, во всем интервале рН сорбции (рН 3,8-6,4) в среднем в 10 раз. Извлечение ионов ртути происходит количественно во всем интервале рН.

Пример5, Р б колб емкостью 100-500мп прибавляли раствор, содержащий 2 мкг бериллия, имеющий рН 4,8. Растворы разбавляли водой до 50 — 500 мп и прибавляли 0,1 г заявляемого сорбента. После перемешивания и отстаивания, растворы упаривали и анализировали на содержание бериллия.

5 Результаты изучения приведены в табл.2, Аналогично проводили изучение сорбционных свойств прототипа (результаты приведены в табл.2), Как видно из табл.2, на предлагаемом

10 сорбенте происходит извлечение ионов бе. риллия до концентраций ниже 0,2 мкг/л, т.с, ни:ке ПДК (ПДК 0,2 мкгlл), тогда как íà прптотипе бериллий извлекается хуже и его отаточная концентрация в растворе в 32 — 6

15 раз выше, чем при использовании эаявляе мого сорбента, ПДК в случае использован. прототипа не достигается.

Пример 6. В стакан, содержащий 0,1 г сорбента, прибавляли соль бериллия (160

20 мкг) и кислоту, создавая рН 4,8, Объем раствора доводили до 25 мл, Взвесь перемешивали 2 ч, осадки отделяли фильтрованием и определяли содержание бериллия в растворе, По разности между концентрацией вве25 денного и оставшегося в растворе бериллия находили емкость сорбента. Расчет показал, что емкость заявляемого сорбента 900 мкг бериллия на грамм сорбента. В тех же . условиях емкость прототипа в 6 раз ниже и

30 составляет 150 мкгlг.

Пример 7. В 13 стаканов емкостью 50 мл помещали 25 мл раствора с концентрацией 1 10 моль/л соли металла с рН 4,8

-4 и прибавляли по 0,1 г сорбента, Содержи35 мое перемешивали 20 мин и в раствоое определяли концентрацию металла, после ., чего известными методами рассчитывали коэффициенты селективности сорбента по бериллию.

40 Логарифмы коэффициентов селективности заявляемого сорбента к ионам бериллия в присутствии других ионов, 45

Как видно из представленных данных, ионы бериллия и ртути селективно извлека55 ются из растворов в присутствии других ме-. таллов.

Таким образом, как видно из примеров

2 — 4, полнота извлечения ионов бериллия на

1773475

Таблица 1

Зависимость полноты извлечения ионов бериллия и ртути (0g) 0Т KMCJl0TH0CTM раствора

Таблица 2

Полнота извлеченил ионов бериллил в зависимости от объема раствора

Составитель О.Рябушко

Редактор Т.Никольская Техред M.Moðãåíòàë Корректор И,Шмакова

Заказ 3885 1ираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101 заявляемом сорбенте в интервале рН 3,8—

6,4 в 10 раз выше, чем на прототипе, а при рН 4,8 — в 77-86 раэ выше. В указанном диапазоне рН извлечение бериллия идет до концентраций ниже ПДК (0,03 — 0,2 мкг/л).

На заявляемом сорбенте диапазон рН извлечения бериллия шире (от 3,8 до 6,4), чем на прототипе (4,7-6,4), Емкость по ионам бериллия на заявляемом сорбенте в 6 раз выше, чем на прототипе. Во всем изученном интервале рН количественно сорбируются ионы ртути (11), Следовательно., указанный сорбент наиболее эффективен из известных для извлечения из растворов наиболее токсичных элементов — бериллия и ртути.

Формула изобретения

Сорбент для извлечения ионов бериллия

5 и ртути иэ растворов на основе кремнезема, на поверхности которого ковалентно закреплены азот и фосфорсодержащие группы, о т ли ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения полноты извлечения ионов бериллия и расши10 рения диапазона рН извлечения, на поверхности кремнезема закреплены группы аминофосфоновой кислоты формулы

-(СНг)з NH - С(СНз)г - РОзНг