Способ извлечения стронция и кальция из растворов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) g g В 01 J 39/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К RBTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) )489947/23-26 (22) 02.07.82 (46) 15.03.84. Бюа. Р 10 (72) Э. И. Толмачева, Н. М. Сенявин и.P. П. Рило .(53) 661.183.12(088.8) (56) 1. Никуличева Т. В., Евжанов Х. .и др. Ионообменное разделение стронция и кальция из высокоминерализованных сточных вод. Изв. АН Туркм. ССР, Сер. Физ-техн., хим. и геол. н., 1979, Ф 3, с. 120-123.

2. Леонтьева Г. В., Чиркова Л. Г., Вольхин В. В. Термическое модифицирование двуокиси марганца как сорбента для ионов щелочноземельных металлов. Журнал прикладной химии, 1980, 53, N 6, с. 1229-1233 (прототип).

3. Авторское свидетельство СССР 997791, кл. В О1 J 20/06, 1981. (5") (57) 1 ° СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СТРОНЦИЯ И КАЛЬЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ, включающий пропускание последних -через сорбент, содержащий двуокись марганца, его последующую промывку водой и регенерацию раствором кислоты, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения степени отделения стронция и кальция без снижения сте-. пени извлечения их из растворов, в качестве сорбента используют карбоми неральный ионит, содержащий дополнительно карбоксильные группы, перед промывкой водой сорбент промывают раствором хлорида магния, а регенерацию ведут раствором муравьиной кислоты.

2. Способ по и. 1, о т л и ч аю щ и " с я тем, что промывку ведут

1-2 Н раствором хлорида магния, а регенерацию - 0,1-0,12 Н раствором муравьиной кислоты.

1 1079

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к ионообменным способам отделения стронция от кальция, и может быть использовано при извлечении стронция и кальция из подземных и других высокоминерализованных вод, а также в аналитической химии.

Известен способ извлечения стронция и кальция из высокоминерализован- 10 ных сточных вод с одновременным их разделением с помощью карбоксильного катионита КБ-4П-2, включающий предва- рительную очистку рассола от ионов кальция осаждением в-виде гидрата его ts окиси и установления мольного соотношения Са:S r = 7:1. Разделение достигается в данном способе при последовательном элюировании кальция и строн ция раствором минеральной кислоты fl) 2, Недостатком данного способа являет ся необходимость предварительной очи" стки рассола от кальция и низкий выход стронция (60 ;} на стадии разделения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения стронция и кальция из растворов, включающий пропускание последних через сорбент, содержащий двуокись марганца, его последующую промывку водой и регенерацию растворами кислот. По данному способу разделение осуществляют-с помощью неорганического сорбента на основе двуокиси марганца, проводя его элюирование 0,1 Н раство. рами минеральных кислот, например азотной (?).

Недостатком этого способа является низкая степень разделения стронция и кальция, которая в зависимости от их соотношения в исходном растворе 5-6. !

Цель изобретения - увеличение степени отделения стронция и кальция без снижения степени извлечения их из растворов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу извлечения стронция и кальция из растворов, включающе"О му пропускание последних через сорбент, содержащий двуокись марганца, его последующую промывку водой и регенерацию раствором кислоты, в качестве сорбента используют карбоминеральный ионит содержащий дополнительно карбоксильные группы, перед промывкой водой сорбент промывают раст277 1 вором хлорида магния, а регенерацию ведут раствором муравьиной кислоты.

Промывку ведут 1-2 Н раствором хлорида магния, а регенерацию - 0,1О, 12 Н раствором муравьиной кислоты.

Вышеприведенные соотношения реагентов являются оптимальными, так как обеспечивают в своей совокупности достижение положительного эффекта - высокой степени разделения стронция и кальция. Карбоминеральный сорбент, получаемый по способу 3 1, характеризуется высокой емкостью по отношению к стронцию из минерализованных растворов (110-130 мг/г), который поглощается в кристаллической решетке двуокиси марганца, входящей в состав сорбентов. Ионы кальция, преимущественно сорбируются на карбоксильных группах ввиду большего сродства к ним, по сравнению со стронцием. В свою очередь, 1-2 H растворы хлористого магния, практически, нацело вытесняют ионы кальция с карбоксильных групп, не затрагивая ионы стронция, после чего последние десорбируют из сорбента 0,1-0,12 Н раствором муравьиной кислоты. Выбор такой концентрации обусловлен тем, что при меньшей концентрации десорбция протекает замедленно, а при большей - ухудшается физико-химическая устойчивость фазы двуокиси марганца в сорбенте.

Технология способа разделения состоит в следующем. В колонку загружают карбоминеральный сорбент, преимущест-в+ венно в Hg форме, пропускают через него рассол хлор-натриево-кальциевого типа с содержанием стронция в пределах 50-1000 мг/л до заданного проскока по стронцию. После промывки через сорбент пропускают 1-2 Н раствор хлористого магния. При этом ион магния не сорбируется двуокисью марганца и поэтому не витесняет стронций, а обменивается на ион кальция на карбоксильных группах катионита, тем самым обеспечивая высокую степень разде. ления этих элементов. После десорбции кальция сорбент промывают водой и десорбируют стронций 0,1-0,12 Н раствором муравьиной кислоты. Затем сорбционный цикл повторяют, Пример 1. В колонну d =

= 1,3 см загружают 9,46 г карбоминерального сорбента и пропускают через него 1690 мл природного рассола, содержащего (т/л) NaCl = 140; Sr

ФФ

= 0,49; Са =1,87; Мд = 1,3 со скоСоставитель P. Пензин

Редактор Г. Гербер Техред Т.Фанта Корректор А. Повх

Заказ 1203/5

Тираж 533 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

3 1079 ростью 0,42 мл/мин. Сорбировано строн ция 23,44 мг/г, кальция 75 мгlг. Коэффициент распределения кальция равен

29, коэффициент распределения стронция 759. Сорбент промывают водой, после чего через него пропускают 2 Н раствор хлористого магния в количестве

467 мл со скоростью 10 мл/мин. Смыто кальция 51,2 мг/л. Степень десорбции

68,243.:После промывки водой через 10 слой сорбента пропускают 0,1 Н раствор муравьиной кислоты в количестве

1022 мл со скоростью 10-12,5 мл/мин.

Десорбировано стронция 22,8 мг/г, степень десорбции 97,23. Коэффициент разделения стронция и кальция 46.

Пример 2. В колонку d =

= 0,95 см загружают 2 r карбоминераль ного сорбента и пропускают через. него

40 мл природного рассола, содержащего 20 (г/л): NaCI = 180; Sr++ = 0,5; Са+ =

= 18,55; Мд = 2,2 со скоростью

1 мл/мин.

Сорбировано стронция 4,52 мг/r, кальция — l02,2 мг/г..Коэффициент распределения кальция 42, коэффициент распределения стронция 777.

Сорбент промывают водой, после чего десорбируют кальций 1,5 Н раствором хлористого магния (1-2 Н концентрации) в количестве 500 мл со скоростью 5-10 мл/мин. Смыто кальция .

62,2 мг/г. Степень десорбции 60,73.

После промыгки водой через слой сорбента пропускают 0,12 Н раствор мура. вьиной кислоты в количестве 500 мл со скоростью 12 мл/мин, Десорбировано стронция 4,48 мг/г, степень десорбции 98,9/. Коэффициент разделения 30.

277 4

Пример 3. В колонку d 1,1 см загружают 2 г карбоминераль" ного сорбента и пропускают через него 1 мл природного рассола, содержащего (г/л): NaCI 23,5; Sr = 0,43

Са 10; Ng+ = 1,2 со скоростью

5 мл/мин.

Сорбировано стронция 0,215 мг/г, кальция 0,39 мг/г. Коэффициент распределения кальция 39,4, коэффициент распределения стронция 668.

Сорбент промывают водой, после чего десорбируют кальций 0,1 Н раствором хлористого магния в количестве

86 мл со скоростью 10 мл/мин. Смыто кальция 0,39 мг/г, степень десорбции

1003. После промывки водой через слой сорбента пропускают 0,1 Н раствор му" равьиной кислоты в количестве 459 мл со скоростью 12,5 мл/мин.

Десорбировано стронция 0,21 мг/r.

Степень десорбции стронция 97,67ь.

Коэффициент разделения стронция и кальция 17.

Предлагаемый способ позволяет за счет применения селективного к стронцию карбоминерального сорбента и специальных приемов разделения увеличить коэффициент разделения стронция и кальция с 6 до 17-46 в широких интервалах содержания этих элементов в исходных растворах.

Технико-экономические преимущест" ва предлагаемого способа состоят в увеличении в 3-7 раз коэффициента разделения стронция и кальция, а также в обеспечении возможности разделения вышеназванных катионов иэ сильноминерализованных рассолов без сниже-:, ния степени их извлечения из растворов.