Способ получения фосфорсодержащего комплексообразующего сорбента

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРСОДЕРЛедЕГО КОШЛЕКСООБРАЗУЮЩЕГО СОРБЕНТА путем введения фосфорсодержащего экстрагента из его раствора в органическом растворителе в структуру макропористого сополимера, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стабх-шьности и улучшения сорбционных характеристик сорбента , в качестве макропористого сополимер л используют сополимер стирола с дивинилбензолом, содержащий группы фосфонистой или фосфоновой кислоты.

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК (19) Б 0 (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3546526/23-05 (22) 01.02.83 (46) 23.03.84. Бюл. Р 11 (72) Ю.А. Лейкин, H.M. Шевченко и С.Ю. Гладков (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химикотехнологический институт им. Д.И. Менделеева (53) 661.183.123(088.8) (56) 1. Зкстракционная хроматография °

Сб. под ред. Т. Брауна, Г. Герсини, M., "Мир", 1978, с. 627.

2. Н. Small. Gel-ligid extraction.

The extraction and Separabion of

Боте metal Salts using tributyl phosphate gels. -"Journal of Inorganic

and Nuclear Chemistry", 1961, 18, р. 232-244 (прототип).

3(5в С 08 J 5/20 В 01 J 20/26 (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОСФОРСО-

ДЕРЖАЩЕГО КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩЕГО СОРБЕНТА путем введения фосфорсодержащего экстрагента из его раствора в органическом растворителе в структуру макропористого сополимера, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности и улучшения сорбционных характеристик сорбента, в качестве макропористого сополимера используют сополимер стирола с дивинилбензолом, содержащий группы фосфонистой или фосфоновой кислоты, !

08 !182

Изобретение относ«тся к способу получения комбинированных сорбен-. тав конкретнее к способу получения фосфорсодержащих комплексообразующих сорбентов для целей гидрометаллургии.

Известны способы получения комплексообразующих сорбентo», заключающиеся во введении в пористые носители жидких экстрагентов, обеспечивающих высокую избирательность к комплексообразующим металлам. В качестве экстрaãåíòîâ возможно использование нейтральных и катионных фосфорсодержащих экстрагентов, а в качестве носителей применяют пористые тела органической или I eopl a»IIRec" кой природы. Хорошая кинетика lPO— !

leññon извлечения металлов на жнд— ком экстрагенте, заклю.-1е»»oII в полимерной структуре, является отличительной чертой таких горбентов j1) .

Паиболее близким к изобретению па " å.õ.íè÷åñêîìó решению является способ получения фосфорсодержащего 25 камплесаобразующего copGe»ra путем введения D структуру макропористаго салол«мера стирала и див«нилбензола (ДВБ) фосфорсодержащего экстрагента из pl"o раствОра в Органическом расТ 3! ворителе. Благодаря извест»ому способу возможна получение сорбента с, высоким содержанием экстра| pHта. Как показали исследования, способ позволяет ввести до - 1 г/г сополимера экстрагента (см. табл. !) f2).

Недостатком извест»ога способа является наличие большого количест=свободного экстрагента, который не связан с полимерной структурой и легко теряется в процессе гицрометалпургическаго извлечения особенно при высоких скоростях прохожде»ия раствора через колонку. Проведенные исслецавания показали чта содержание спо бод»ога экстрагента достигает

70 вес.% (см, табл. 1). В результате из.-за низкой стабильности данных сорОентав прОисходит загрязсleH«e нечеIIIix продуктов ионообменнага концент-. рирования. К недостаткам способа

1 эт»осятся также невысокие сорбцианные показатели получаемых сорбентав (см, табл. 2 и 3).

Белью изобретения является повышение стабильности и улу гшение сорб-.цио »ь|х характеристик сарбента.

Поставленная цель достигает я тем, чта согласно способу получения фосфорсодержащего комплексообразующего сорбента путем введения фосфор одержащего экстрагента из его раствора в органическом растворителе в =труктуру макропористого сопол«мера, в качестве макропористого сополимера

IIclIoëüçóþò полимер, стирала с дивинилбензолом, содержащий группы фосфонистой или фосфоновой кислоты.

Способ получения сорбента состоит в том, что сополимер стирала с дивинилбензолом с фасфанистыми ианогенными группами (катионит СФ-3) или с фосфоновыми группами (катион«т

СФ-5) обрабатывают раствором фосфорсодержащего экстрагента (трибу гилфосфата-ТБФ, триоктилфасфиноксидаТОФО) в среде органического ра.творителя (этанол, бе»зол) в течени . нескольких часов в статических условиях„ Затем избыток растворителя отфильтровывают, а сорбент выс ill!«пают.

Пример 1. В конический реактор помещают 150 мл катион«та

СФ-3 (макропористый сополимер < тирола с 20% дВБ, содержащ«й фосфо:!«CI I:å группы;. содержащие поргообразов;)тели

80%; катионит стандартизован в цикле вода — 37 МаОН вЂ” вода — 37 II0l вода„ высушен в вакууме) (запинают

200 мл 50%-ного раствора ТБФ п эта»оле и выдерживают в течение 4 ч в статических условиях, отфиль ровывают и сушат в вакууме.

Характеристики полученного (орбента: содержание фосфора 3,-!á мМу г; содержание ТБФ 24 вес:7.

Пример 2. В условиях га примеру 1 катионит СФ-3 заливают 0%ным раствором ТОФО в этаноле. >.арактеристики полученного сорбе.-та: содержание фосфора 3,.49 мМ/г", содepжание ТОФО, 37,б вес.%.

П р и и е р 3. В условиях по примеру 1 катионит СФ-5 (макропористый сополимер стирала с 20% ДВБ, содержащий фосфоновые группы; содержание порообразавателя 80%, <атионит стандартизован в цикле вода — 37 ЫаОН вода — 3% HCl — вода, высушен в вакууме) заливают 50%-ным раствором

ТБФ в бензоле. Характеристики полученного сорбента." содержа l«e фосфора 3,45 мМ/г; содержание ТБФ 21 вес.7, В табл. 1-3 даны рсзультаты сравнительного исследования прочности

1081 0

3 удерживания экстрагента (активной фазы) и сорбционные характеристики сорбентов СФ 3 (ТБФ), СФ-3(ТОФО) и СФ-55(ТБФ), полученных .согласно примерам 1-3, а также сорбента СДВ

20/80 (ТБФ вЂ” бензол, диэтилгексилфосфорная кислота — ДЭКФК вЂ” этанол), взятого в качестве известного (2) .

Распределение экстрагента между полимерной фазой и водой исследуют методом изотерм при 20 С, перемеши0 вают, соотношение фаз Ж:Т = 250, 5ОО, 550, 600, 750, 800, 900, 1000, 5000, 10000, время контакта 7 дн.

Сорбцию UO -ионов проводят методом

2 изотерм из растворов 0,2н. и 1н. азотной кислоты при 20 С в статическом режиме, соотношении фаз Ж:Т =

250, время контакта 14 дн.

Содержание различных форм ТБФ и

ТОФО в сорбентах приведено в табл.1.

Таким образом, использование фосфорсодержащего катионита СФ-3 или

СФ-5 позволяет (см. табл. 1) значительно увеличить количество растворенного в полимере экстрагента, включая и необратимо связанный, до 80100, который вымывается исключительно медленно, и, тем самым, свести до нуля содержание свободного, легко вымываемого экстрагента. Это позволяет улучшить сорбционные характеристики сорбентов по сравнению с сор бентами на основе нейтральных сополимеров.

Параметры сорбционного равновесия

; в области малых концентраций УО -ионов из 0,2н. азотнокислых растворов (С

,= 0,3 мг/мл) приведены в табл. 2.

Так, в области 0,2 н, НИО наблюда40 ется увеличение предельных коэффициентов распределения Р< в 3,5-12 раэ!

82 по сравнению с известным способом, а констант обмена К вЂ” в 1,15-2,5 раза.

Параметры сорбционного равновеси>.

+ в области малых концентраций УО2— ионов из 1 н. азотнокислых растворов (Сщ = 0,3 мг/мл). В области 1 н.

HN0 также прослеживается зна ительное улучшение параметров сорбции по сравнению с известным способом, на- . пример Р увеличиваются в 4-19 раз, а константы обмена — в 2,6-7,5 раз (см. табл, 3).

Таким образом, предлагаемый способ получения фосфорсодержащего комплексообразующего сорбента позволяет практически исключить вымывание экстрагента, потерю его с водной фазой и загрязнение конечного продукта ионообменного концентрирования,. а также значительно повысить сорбционные параметры по сравнению с известным способом.

Предлагаемый способ прост в аппаратурном оформлении, не требует многа времени, позволяет получить сорбент с равномерно нанесенной активной фазой.

За базовый обьект принят исходный модифицируемый катионит СФ-3 (содержит группы фосфонистой кислоты) и катионит СФ-5 (содержит группы фосфоновой кислоты) .. Их сорбционные характеристики. как показали исследования, значительно хуже, чем для сорбентов, полученных по предлагаемому способу.

В табл. 4 приведены параметры сорбции катионита СФ-3 и СФ-5 для

0,2 и. и 1 í. HNOg. Сорбцию UO 2— ионов проводят в условиях, идентичных для сорбентов, полученных по предлагаемому способу.

1081182

Таблица 1

Количество экстрагента в полимере

Сорбент

Общее свобсдного, вес,7

r/ã со- г/мг со полиме- полимера ра, г/м ионита ратимо связанный, вес.%

0,98

30

0,28

Предлагаемый по примеру

85

0,29

0,13

100

0,32

0,30

0,47

Таблица

Сорбент

Параметры

Известный СФ-3 (ТБФ)

СДВ 20/80 пример 1 (ДЭ1.ФК) СФ-3 (ТОФО) пример 2

СФ-5 (ТБФ) пример 3

Предельный коэффициент распределения, Р 47000

612000

462000

164000

Константа обмена, К, г/мМ

700

1400

1700

810

Та блица 3

Сорбент

Параметр

Известный

СФ-3 (ТБФ) СФ-3 (ТОФО) СФ-5 (ТБФ) пример 1 пример 2 пример 3

СДВ 20/80 (ДЭГФК) 394000

162000

21000

88000

Константа обмена, К, г/мМ

520

1500

850

200

Известный СДВ 20/80 (ТБФ-бензол) 1 СФ-3 (ТБФ)

2 СФ-3 (ТОФО)

3 СФ-5 (ТБФ) Предельный коэффициент распределения, Р,о еобра.тимо вязанного, вес, 7. растворенного в полимере, включая необ1081182

Таблица 4

Параметр

55000

154000

СФ-3

7200

30000

СФ-5

240

СФ-3

СФ-5

160

Константа обмена, К, г/мИ

Составитель Г. Русских

Редактор !! Джуган Техред И.Гергель Корректор О. Тигор

Заказ 1473/21 Тираж 469 Подписное

В!1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, !!осква, 5--35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П!ГП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предельный коэффициент распределения, Р

Катионит 0,2 н. HNOg 1,0 í. HNO