Сорбция хрома (vi) из водных растворов на анионите марки амп

Сорбция хрома (vi) из водных растворов на анионите марки амп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 H₂SO₄. 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 К₂Cr₂O₇ 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, С_исх, г/дм³, составила:

Cисх, г/дм3	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.

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.