Способ получения неорганического сорбента на основе гидроксида циркония

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГА1ЯИЧЕСКОГО СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДА ЦИРКОНИЯ, включающий осаждения геля гидроксида циркония из водного раствора его соли щелочиым реагентом, его прошвку, сгущение, криогрануляцию и сушку полученных гранул, отличающийся тем, что, с целью повышения сбрбционной емкости готового продукта по бору из солевых сред, осаждение ведут в две стгщии: сначала до рН 3,5-5,0, затем до рН 8,0-11,5 с промежуточной выдержкой геля в течение 15-60 мин. г (П С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

/t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ»

3(5Р, В 02 J 20/06 С 01 В 35/00

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3463359/23-26 (22) 05 ° 07.82 (46) 07.12.83. Бюл. 9 45 (72) С.Ю. Плышевский, A.A. Поспелов, В.И. Усков и Г.Д. Илюшин (53) 661.193.12(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 449012, кл. С 01 В 35/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР .9.655413, кл. В 01 Z 19/04, 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО COPBEHTA HA ОСНОВЕ ГИДРО„SU„„5S6 1 А

КСИДА ЦИРКОНИЯ, включакщий осаждения геля гидроксида циркония из водного раствора его соли щелочным реагентом, его промывку, сгущение, криогрануляцию и сушку полученных гранул, отличающийся тем, что, с целью повышения сорбционной емкости готового продукта по бору из солевых сред, осаждение ведут в две стадии: сначала до рН 3,5-5,0, затем до рН 8,0-11,5 с промежуточной выдержкой геля в те чение 15-60 мин.

1058611

Таблица 1 рн осаждения геля

СОЕ, мг. В О /г сорбента

Образец

Способ и, шт.

1 стадия 2 стадия

73,3

3,3

137,6

5,0

5,8

81i 3

Прототип

79,4

7,2

Изобретение относится к спосо— бам получения неорганических сорбентов и может быть использовано при синтезе селективных ионитов для извлечения соединений бора из природных и сточных вод, из контурных 5 вод ядерных энергетических реакто ров и при опреснении морской воды, Известен способ получения неорганического, селективного к бору сорбента путем осаждения геля гидрокси- 10 да циркония из раствора его оксихлорида водным раствором.(25%) аммиака с последующей его грануляцией замораживанием (криогрануляцией), отта.иванием и сушкой (1 ). 15

Недостатками данного способа являются. низкая ионообменная емкость полученного пО нему .сорбента по бору и его низкая механическая прочность (сорбент выдерживает не более

4-х циклов сорбции-десорбции).

Наиболее блйзким к изобретению является спосо получения неорганического сорбента на основе гидроксида циркония, включающий осаждение геля гидроксида циркония из водного раствора его соли щелочным реагентом, его промывку, сгущение, криогрануляцию и сушку полученных гранул.

По данному способу из 0,050,20 моль/и (по цирконию) растворов оксихлорида или нитрата циркония осаждают 0,4-4,0 моль/и раствором едкого натра гель гидроксида циркония, причем осаждение ведут при рН 3,3-7,2, затем гидрогель отмы- 35 вают от избытка электролитов водой;, сгущают на фильтре в 2 раза, под.вергают криогрануляции при -5-20 С," . затем оттаиванию и, в заключение, высушивают. 40

Полученный сорбент имеет высокую

1селективность при извлечении бора из природных вод (значение статической обменной емкости — (СОЕ)

38 мГ В О /г сорбента) и его физико-химические характеристики позволяют проводить до 40 полных сорбционных циклов (23.

Недостатком этого способа является относительно невысокая сорб- 5О ционная емкость гидроксида циркония по бору иэ солевых сред.

Целью изобретения является повышение сорбционной емкости готового продукта по бору иэ солевых сред.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения неорганического сорбента на основе гидроксида циркония, включающему двухстадийное осаждение геля гидроксида циркония иэ водного раствора его соли щелочным реагентом, его промывку, сгущение, криогрануляцию и сушку полученных гранул, осаждение ведут в две стадии: сначала до рН 3,5-5,0, затем до рН 8,0-11,5 с промежуточной выдержкой геля в течение 15-60 мин.

Технология способа заключается в следующем.

В реакторе, снабженном мешалкой, проводят смешивание 0,05-0,2 моль/л растворов оксихлорида или нитрата циркония с 0,4-4,0 моль/л раствора едкого натра до достижения рН 3,55,0. При этом, как было установлено, получаются наиболее активные первичные частицы (размером 30-70А), которые обуславливают в конечном итоге повышенную сорбционную емкость полученного продукта. Затем гель выдерживают в этом интервале рН без перемешивания 15-60 "..ин и в него добавляют гидроксид натрия до достижения рН 8-11,5, после чего его сушат на фильтре в 2 раза и подают на криогрануляцию. После этого слитки замороженного продукта оттаивают, отделяют гранулы сорбента от вод и высушивают при комнатной температуре., Оптимальность приведенного режи- . ма осаждения гидрогеля иллюстрируется данными табл. 1 и 2.

В табл. 1 отображено влияние рН осаждения на конечные свойства получаемого сорбента-статическую обменную емкость (СОЕ) и количество выдерживаемых циклов до разрушения

50% гранул сорбента в условиях кипящего слоя (п).

105 86 1.1

СОЕ, В2 3/г бента рН осаждения геля

Образец

Способ п, шт

1 стадия 2 стадия

10,0

7,0

4,0

8;0

3,5

8,0

5 0

Предлагаемый

10,0

3,5

5,0

10,0

99,9

11,5

3 5

96,2

11,5

5,0

12,5

65,8

4,0

Как видно иэ данных табл. 1,только 25 осаждение в 2 стадии образцы 6-12 приводят к получению сорбентов,обладающих одновременно высокой обменной емкостью и физико-химической устойчивостью..

В табл. 2 приведены COE í и при различной длительности выдержки геля, осажденного на первой стадии

:при рН 4,0 и доводимого на второй стадии до рН 10,0.

Т а б л и ц а 2

СОЕ, мг В20 /r сорбента и, шт.

81,8

40

15

30

43

120

70,1

600

50.

:0,4 моль/л раствора наоН до достижения рН 3,5. Гель выдерживают в .реакторе при выключенной мешалке .15 мин, после чего при перемещивании в него добавляют еще 50 л

0,4 моль/л раствора NaOH до рН 11,5, подают в сгуститель и б раз отмывают декантацией порциями по 600 л дистиллированной воды. Средняя ско= рость отстаиванйя геля составляет

60 0,78 м/ч. Затем гель сгущают на фильтре в 2 раза и подают на криогрануляцию. После криогрануляции слитки замороженного продунта оттаивают, отделяют гранулы сорбента от

65 воды, подвергают классификации по

Образец, М Время выдержки, мин

Как видно из данных табл. 2, оп,тимальным временем выдержки явля ется интервал 15-60 мин. Нри выдержке менее 15 мин (образцы 1 и 2)структура геля не успевает сформироваться, что приводит к ухудшению ионообменных характеристик сорбента, при времени выдержки более

60 мин образцы б и 7) заметно сказывается фактор "старения" геля, обусловленный его оксоляцией, что также приводит к ухудшению ионообменных свойств сорбента.

Пример 1. К 400 л

0,1 моль/л раствора ZrOCI при пере:мешивании добавляют 180 л

Продолжение табл. 1

g,iфЗ °

« 4 Ю

42,3

101,7

111,9

110,3

108,5

105,0

96,3

107,9

106,9

105,4

92,3

1058611

/

Составитель Р. Пензии

Редактор A. Гулько Техред С. Мигунова Корректор М, Шароши, Заказ 9646/5 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государаственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород; ул. Проектная, 4 классу 0,4 мм и фракцию +0,4 мм высушивают на воздухе при 25 С, получая товарный сорбент. При испытании сорбента на природных водах, содержащих 2,44 Г/л В О и 200 г/л суммы солей с РН 8,9 при отношении раствор:.сорбент, равном 100 эа .24 ч, COE 100,0 мг В О /г сорбента.

Пример 2. К 400 л

0,1 моль/л раствора ZroCI при перемешивании добавляют 190 л

0,4 моль/л раствора ИаоН до достижения рН 5,0, выключают мешалку и гель выдерживают 60 мин, после чего в него при перемешивании добавляют еще 30 л 0,4 моль/л раствора NaoH 15 до рН 8,0, подают в сгуститель и

6 раз отмывают дистиллированной водой порциями по 600 л. Средняя скорость отс..саивания геля составляет

0,68. м/ч. Затем гель сгущают на фильтре в 2 раза и подают на криогрануляцию. После оттаивания, классификации и сушки получают товарный сорбент. который при испытаниях, идентичных примеру, 1 показал СОЯ

108,7 мг В203/r.

Технико-экономический эффект предложенного способа обусловлен значительным повышением качества получаемого продукта вследствие увеличения

СОЕ по В О на 18-41% и интенсификаЭ ции процесса его получения.