Способ получения тонкослойного сорбента

Способ получения тонкослойного сорбента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 1п 526379

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.07.74 (21) 2045360/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 02.11.76 (51) М. Кл.2 В 011 1/22

В 01D 15/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 661.183.12 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Д. Бетенеков, Ю. В. Егоров, В. И. Попов, В. Д. Пузако и Ю. Г. Черемухин (71) Заявитель

Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСЛОЙНОГО СОРБЕНТА

Изобретение относится к области химической технологии, преимущественно технологии получения неорганических сорбентов, и может быть использовано в ионообменных способах очистки растворов от сопровождающих их примесей тяжелых металлов, например, при очистке растворов солей цветных, редких и рассеянных металлов.

Известные способы получения сорбентов того же назначения предусматривают гранулирование готового продукта замораживанием (1).

Однако физико-химические свойства гранулированных замораживанием сорбентов не ,всегда удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Так, при сорбционных процессах, соноовождающихся образованием новой фазы, гранулы исходного вещества прорабатываются только с поверхности, что приводит к неполному использованию сорбционного материала.

Известен способ получения тонкослойного сорбента на основе оксигидрата железа, нанесенного в виде тонкого слоя на носитель (2).

Способ заключается в том, что носитель, обладающий восстановительными свойствами, последовательно обрабатывают сначала раствором щелочи, а затем раствором оксоферрата натрия. Получают сорбент с хорошими физико-химическими свойствами.

Однако существующий способ применим только для получения сорбентов на основе элементов, имеющих относительно устойчивые высшие степени окисления, легко переходящие в низшие степени окисления, где в качестве носителя может быть использован только материал, обладающий восстановительными свойствами, например органический материал.

С целью получения сорбентов, селективных IIQ отношению к тяжелым металлам и актинои10 дам, в известном способе получения тонкослойного сорбента на основе окспгидратов металлов на носителе, включающем обработку носителя реакционным раствором, стадию обработки ведут раствором, содержащим мочевп15 ну и соль никеля или кобальта, прп нагревании.

По предлагаемому способу обработку ведут при 70 — 95 С, а в качестве носителя используют химически инертный ненабухающий мате20 риал, например стеклянный порошок, стеклянные пластинки.

По предлагаемому способу при обработке носителя горячим раствором, содержащим двухзарядные катиошя металла и мочсвпну, 25 вследствие гидролиза мочевины происходит повышение рН раствора и накопление карбонат-ионов, в результате чего появляются гидролизованпые ионы металла, и начинается медленное образование гидроокпси и примеси

30 карбоната металла на поверхности носителя.

526379

При этом содержание примеси карбоната определяется соотношением произведений растворимости соответствующих гидроокиси и карбоната, временем осаждения и температурой раствора. Появление такой примеси в гидроокиси не ухудшает ее сорбционных свойств, а придает ей некоторую селективность к отдельным ионам тяжелых металлов.

Таким образом, при обработке носителя горячим раствором соли металла и мочевины можно получить сорбент как на основе гидроокиси металла, так и на основе гидроокиси с примесью карбоната металла.

Пример 1. Навеску стеклянного порошка крупностью 0,2 — 0,4 мм, предварительно обезжиренного в хромовой смеси и промытого водой, помещают в раствор, содержащий 10 — моль/л сульфата никеля и 0,5 моль/л мочевины при температуре 75"С. Процесс осаждения ведут в течение 3 — 6 час и заканчивают .подостижении необходимой толщины слоя. В случае необходимости процесс осаждения повторяют. Содержание гидроокиси никеля колеблется в пределах от десятых долей миллиграмма до десятко в миллиграммов на грамм носителя и определяется временем осаждения, удельной поверхностью носителя и его плотностью.

Содержание примеси карбоната зависит от времени осаждения (примесь карбоната отсутствует в течение 4 час осаждения). Через навеску сорбента, полученного двукратным осаждением в течение 6 час, содержащую 11,7 мг гидроокиси никеля, нанесенной в виде тонкого слоя на 1 r стеклянного порошка крупностью 0,2 — 0,4 мм, пропускают 400 мл 0,5 М раствора нитрата никеля, приготовленного из реактивной соли марки «ч.д.а», с известной микропримесью железа, со скоростью 1,5 мл/мин см". Содержание железа на выходе из колонки определяют радиометрически с применением изотопа Fe-59. Проскок во всех фракциях не превышает 3%. При этом также происходит очистка никеля от свинца.

Примесь карбоната никеля в гидроокисном сорбенте после 6 час осаждения составляет около 5 мол., Пример 2. Навеску гранулированного сополимера стирола с дивинилбензолом крупностью 0,2 — 0,4 мм помещают в раствор при

80 С, содержащий 0,2 мол./л нитрата кобальта и 0,5 мол./л мочевины. При перемешивании в течение 6 час производится осаждение гидроокиси кобальта на гранулы сополимера. Исследования показывают, что сорбент, полу- енный в течение 3 час осаждения, не содержит примеси карбоната кобальта. При большем времени осаждения появляется примесь карбоната кобальта, содержание которого для времени осаждения 6 час составляет около

25 мол. % от общего количества гидроокиси.

Промытый:водой сорбент готов к употреблению.

Через навеску сорбепта, полученного таким

65 образом, пропускают 200 мл раствора нитрата кобальта с известной микроприыесью железа.

Концентрация кобальта составляет 0,5 моль/л.

Навеска сорбента 2 г носителя, содержащего

1,4 мг Co(OH)> на 1 г. Скорость пропускания раствора 2,0 мл/мин см . Проскок железа во фракциях не превышает 5% от исходной концентрации.

Пример 3. Обезжиренные стеклянные пластинки помещают в раствор, содержащий 10 — моль/л сульфата никеля и 0,5 моль/л мочевины, и выдерживают в термостате при 80 С в течение 2,5 час и 6 час. При этом образцы покрываются равномерным слоем гидроокиси никеля, толщина которого, измеренная радиометрически, составляет соответственно 10 — з моль/см и 5 10 — моль/см . Полученные слои прочно сцеплены с подложкой и не стираются ватным тампоном. На полученных образцах исследуют сорбцию ионов железа (III) из раствора соли никеля. Для этого в раствор соли никеля с примесью железа, помеченной радионуклидом Fe-55, помещают полученные образцы.

За величиной сорбции следят радиометрически по возрастанию активности пластинок.

Максимальная величина сорбции железа в обоих случаях составляет 3 10 — моль/см .

Пример 4. Навеску тонкослойного сорбенна основе смеси гидроокиси и карбоната кобальта (содер>кание карбоната состав 25 мол. %) помещают в морскую воду, содержащую природный уран (10 — г/л) и радиоактивный изотоп урана (U-232) . По достижении равновесия измеряют активность раствора и рассчитывают коэффициент распределения, который составляет 3 104 мл/г сорбирующего вещества.

Пример 5. Навеску тонкослойного сорбента, имеющего состав карбоната никеля, помещают в раствор, имитирующий питьевую воду, с микропримесью изотопа европия-155 (10 — г/л), измеряют равновесную активность раствора и рассчитывают коэффициент распределения, который составляет 1,4.104 мл/г сорбирующего вещества.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет: получить сорбент на основе гидроокисей металлов и гидроокисей металлов с примесью карбоната металла в виде гранул любых размеров на неорганических и органических носителях: исключить необходимость использования металлов в соединениях с высшей степенью окисления для получения сорбента на основе гидроокисей металлов; получить тонкие, однородные, сорбциопноактивные слои гидроокисей металлов на полимерах, что может найти применение в тонкослойной хроматографии; получить сорбенты, обладающие специфичностью по отношению к элементам, образующим труднорастворимые гидроокиси, карбонаты и основные карбонаты;

526379

Формула изобретения

Составитель Е. Жук

Техред Е. Подурушина

Редактор Т. Никольская

Корректор О. Тюрина

Заказ 2189/8 Изд. № 1630 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 проводить очистку высококонцентрированных растворов солей никеля или кобальта без внесения в систему посторонних катионов и без изменения исходной концентрации.

1. Способ получения тонкослойного сорбента на основе оксигидратов металлов на носителе, включающий обработку последнего реакционным раствором, отличающийся тем, что, с целью получения сорбентов, селективных по отношению к тяжелым металлам и актиноидам, обработку носителя ведут раствором, содержащим мочевину и соль никеля или ко. бальта, при нагревании.

2. Способ по п. 1, отл ич а ю щи и ся тем, что обработку ведут при 70 — 95 С, а в качестве носителя используют химически инертный ненабухающий материал, например стеклянный порошок, стеклянные пластинки.

Источники, принятые во внимание при эк10 спертизе:

1. Вольхин В. В. сб. <Редкие щелочные элементы», Изд. Пермского политехнического института, Пермь, 1969, с. 319 — 329.

2. Авт. св. Кв 446141, В 01I 1/22, 1973

15 (прототип) .