Способ получения ионных сит

Способ получения ионных сит

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

265866

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23Х.1968 (№ 1243444/23-5) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ОЗ.Х.1973. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 14.II.1974

М. Кл. В 01j 1/22

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР аа делам изоаретаний и OTKpblTMN

УДК 661.183.12(088.8) Авторы изобретения

В. В. Вольхин и Г. В. Леонтьева

Пермский политехнический институт

Заявитель

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОННЫХ СИТ

Изобретение касается способа получения селективных ионных сит. Предлагаемый способ синтеза ионных сит заключается в насыщении аморфной гидратирова нной двуокиси марганца ионами Li+ с последующей термической об работкой при

450 — 500 С или ионами Na+ с последующей термической обработкой при 350 — 400 С. После термической обработии производят гидрата|цию водяным паром.

В результате получены ионные сита, селективные к ионам Ll+ или соответственно к ионам Na+, К+ и Rb+.

П ри таком способе легко осуществляется синтез ионных сит с заранее заданными определенными размерами ячеек. Возможно получение ионных сит, которые сорбируют только ионы Li+ из растворов, содержащих соли нат рия, магния и других элементов.

Полученные ионные сита устойчивы в растворах кислот и щелочей достаточно широкого диапазона концентраций. На них не действуют раство ры гидроксидов любых щелочных элементов (испытания проведены в растворах с концентрациями до 1 н.) и растворы кислот окислителей (1иcllbITaния проведены в растворах HiNO> с конценпра циями до 1 н,).

Под действием растворов НС1 вещества раз ру1шаются. В нейтральных и щелочных растворах хлоридов ионные сита устойчивы.

Ионные сита легко подвергаются регенерации, переходя в Н-форму под действием 0,1 н. растворов Н.1х10 .

Ионные сита устойчивы в Н-форме н пол5 постыл отпадает необходимость в использовании солей серебра для их обработки.

П рименениев качестве сорбентов ионных сит в Н- форме создает условия для очистки солей без их загрязнения какими-либо ионами.

10 Ионные сита, приготовленные на основе двуокиси марганца, обладают хорошей кинетикой и обратимостью процесса сорбци и. В динамических условиях легко осуществляется полный (10070-ный) переход ионного сита в

15 Н-:форму с последующим замещением но нов водорода ионами сорби руемого элемента.

Ионные сита выдерживают без разрушения многократное повторение циклов сорбция— элюи,рование.

20 Ионные сита, приготовленные на основе двуокиси ма рган ца, позволяют извлекать ионы Li+ из растворов, в которых содержание этого элемента можно изменять в любых пределах (в том числе, следовые количества).

25 Одновременно с ионами Li+ в растворах могут содержаться соли щелочных, щелочноземельных элементов и магния в высоких концент рациях. Ионные сита, предназначенные для сорбции ионов Li+, почти не сорбируют

30 ионы щелочных, щелочно-земельных элемен265866

65 тов и магния, поэтому элюирование лития

0,1 н. раствором HNO> позволяет получать раствор гидрата лития с содержанием соли натрия 1,5%. Коэффициент разделения ионов Li+ и Na+ может достигать таких величин, как 2.10 и более.

При неполном насыщении ионами Li+ у ион ного сита сохраняется Н-форма, независимо от содержания в растворе посторонних ионов. Поэтому при десорбц ии ионов Li+ всегда получается достаточно чистая соль лития.

Ионные сита выдерживают многократную ,регенерацию. Раоочая обменная емкость ионных сит по отношению к ионам в зависимости от условий сорбции составляет 1,25—

5,76 мг экв/г.

Ионные сита, предназначенные для извлечения примесей щелочных элементов из солей рубидия и цезия, позволяют проводить следую щие операции.

Удаление ионов Na+ и К+ из солей .рубидия;

Ионные сита одновременно с ионами Na+ и

К+ частично сорбируют ионы рубидия. Однако определенная часть ячеек, которым соответствует емкость — 1,1 — 1,2 мг экв/г, OKBзывается доступной только для ионов Na+ и

К+. Поэтому ионы Rb+, независимо от концентрации соли рубидия в растворе, не препятствуют сор бции даже следовых количеств ионов Na+ и К+. Путем простого пропускания ,растворов солей рубидия через колонку с ионным ситом удается понизить содержание в них примеси натрия и калия соответственно до 0,0025 — 0,05 вес. % .

Удаление ионов Na+, К+ и Rb+ из солей цезия, Этот процесс проводится так же, как и очистка от примесей солей рубидия, Содержание в соли цезия примесей натрия и калия можно понизить до 0,0015 вес. % и примеси ,рубидия до 0,05 вес. %. Обменная емкость ионного сита при сорбции ионов Na+ и К+ из солей цезия сопоставляет 1,4 — 1,5 мг экв/г, п ри сорбции ионов Rb+=0,6 мг.экв/т.

П,р и м eip 1. Синтез ионного сита ИСМ-1.

Подвергают взаимодействию 17,9 г КМп04 (0,1 M раствор) и 2,3 л 3%-ного ðàñòaîðà

Н О . Получают золь МпО . Золь коагулируют действием 5,5 г КС1. Полученный осадок отмывают четыре раза деканта цией четырехкратными объемами воды. После отстаивания до 700 мл осадок, помещенный в металлический противень слоем толшиной 2 см, замораживают в холодильном шка фу при температуре — 5 С. Оттаивание замороженного осадка проводят на воздухе при комнатной температуре. Объем осадка после замораживания и оттаивания составляет 32 мл. Соде ржание МпО> в полученном продукте равно

268 г/л.

Осадок помещают в стеклянную колонку с параметрами 70 cw)(0,46 см . Через колонку с осадком пропускают следующие растворы:

0,1 н. HNOq (300 мл), вода (50 мл), 0,1 н.

NaOH (500 мл) и вода (80 мл).

Осадок извлекают из колонки, о сушают фильтровальной бумагой, помещают в охлажденную п рокалочную печь, постепенно (на

10%мин) нагревают до 470+ 10 С и выдерживают при этой температуре в течение 3,5 час.

После охлаждения осадок оор абатывают влажным паром, помещают в колонку и обрабатывают раствором 0,1 í. HNO (900 мл) и водой (90 мл). После промывки водой ионное сито ИСМ-1 в Н- форме готово к проведению процесса сорб ции.

В итоге процесса получено 10 г (на вес ,сухого вещества MnO) .ионного сита, занимающего объем 12 мл.

Испытания со рбента в колонке, проведенные путем многократного повторения циклов сорбции — элюирования, подтвердили его механическую устойчивость и обратимость процесса сорбции. Сорбция ионов Li+ из растворов с pH)12 приводит к использованию полной обменной емкости ионного сита до

4,75 мг экв/г, но от цикла к циклу возможно уменьшение величины емкости на 2 — 3%. При со рбции из растворов с рН(12 используется только часть обменной емкости ионного сита, составляющая 1,25 мг экв/г, но эта величина остается без изменения при длительной работе сорбента в колонке (испытания в течение

26 циклов).

П р,имер 2. Синтез ионного сита ИСМ-2.

|При взаимодей ствии 17,9 r КМпО (0,1 М ,раствор) и 2,3 л 3% (об.) раствора Н О получают золь МпО . После коагуляции золя под действием 5,5 г КС1 получен осадок, который отмывают четыре раза путем декантац ии четырехкратными объемами воды. После отстаивания до 700 мл осадок помещают в металлический шка ф при температуре — 5 С.

Отталкивание замороженного осадка проводят на воздухе при комнатной температуре. Объем после замораживания и оттаивания составляет 32 мл. Содержание МпО> в полученном веществе равно 268 г/л.

Осадок помещают в стеклянную колонку с параметрами 70 см 0,46 см . Через колонку с осадком пропускают следующие растворы:

0,1 н. HNO (300 мл), вода (50 мл), 0,1 н.

NaOH (600 мл) и вода (90 мл). Осадок извлекают из колонки, осушают фильтровальной бумагой, помещают в охлажденную прокалочную печь, постепенно (на 10 град/мин) нагревают до 400+.10 С и выдерживают при этой температуре в течение 4 час. После охлаждения осадок обрабатывают влажным паром, помещают в колонку и обрабатывают ,раствором 0,1 í. HNO> (1000 мл) и водой (100 мл). После промыв ки водой ио нное ситг

ИСМ-2 в Н-форме готово к проведению со рбции. В итоге процесса получено 10 r (на вес сухого вещества MnO>) ионного сита, занимающего объем 12,5 мл.

265866

Предмет изобретения

Составитель Г. Русских

Техред Т. Ускова

Редактор Л. Герасимова

Корректоры: E. Давыдкина и М. Коробова

Заказ 195j!8 Изд. № 73 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Способ получения ионных сит на основе двуокиси марганца, селективных к ионам Li+ или к ионам Na+, К+ и Rb+, отличающийся тем, что аморфную гид ратированную двуокись марганца насыщают соответственно ионам и

Li+ с последующей термической обработкой при температуре 450 — 500 С или ионами Na+ с последующей термической обработкой при

350 †4 С и дальнейшей гидратацией водяным паром.