Способ получения неорганического анионообменника

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО АНИОНООБМЕННИКА, включающий осаждение из водных растворов гид- . роксида алкминия в присутствии соли поливалентного металла при ионном соотношении алюминия и металла в растворе, равном 1:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5()4 В 01 J 20 08 41 02 ф(ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3736131/23-26 (22) 03.05.84 (46) 07.11.85. Бюл. Ф 41 (71) Пермский политехнический институт (72) П.Г. Кудрявцев, С.А. Онорин и В.В.. Вольхин (53) 661.183.12. (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 643431, кл. С 01.С 25/02„ 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1125043, кл. В 01 J 20/28, опублик. 1983. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО АНИОНООБИЕННИКА, включающий осаждение из водных растворов гид-, роксида алюминия в присутствии соли поливалентного металла при ионном соотношении алюминия и металла в растворе, равном 1:(0,02-0,12), с последующей промывкой полученного осадка н его сушкой при повышеннойтемпературе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью. повышения анионообменной емкости и химической устойчивости анионообменника, осаждение ведут в присутствии соли циркония °

1 11

Изобретение относится к химичес-. кой .технологии, а именно к получению неорганических ионообменных материалов, и может быть использовано для синтеза неорганического анионообменника, предназначенного для извлечения анионов в химической, металлургической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение анионообменной емкости и химической устойчивости получаемых анионооб.менных материалов.

Технология способа состоит в следующем.

На первом этапе проводят совместное осаждение гидратированных оксидов алюминия и циркония (ХЧ) путем .вливания при перемешивании в раствор, содержащий соли алюминия (ХХХ) и циркония (IV) 0,1-0,2 н. раст- вора NaOH или вливания в .раствор, содержащий алюминат натрия, 0,10,2 н. раствора соляной кислоты, содержащего хлорид циркония. При этом в обоих случаях обеспечивают ° ионное отношение АР (ХХХ) : Zr (IV) в растворе при сливании реагентов на уровне 1:(0.,02-0,12). рН суспензии после осаждения гидратированных оксидов должен составлять 6-9.

Образовавшийся осадок гидроксидов отмывают от избытка электролита методом последовательных декантаций и отделяют от раствора фильтрованием. Полученный осадок наносят толщиной 5-7 мм на рифленую поверхность, подсушивают на воздухе и помещают в прокалочную печь, где выдерживают при 100-110 С до достиг жения осадком постоянного веса. Высушенный материал измельчают и классифицируют. Фракция с размерами частиц 0,3-0,8 мм представляет собой готовый продукт.

Приведенные условия получения анионита являются оптимальными, так как в своей совокупности позволяют синтезировать анионообменник, который по сравнению с сорбентом, полученным известным способом, обла дает повышенной обменной емкостью и химической устойчивостью при работе в сорбционном цикле.

При выборе последовательности и режима операций руководствуются следующими соображениями и экспериментальными данными.

89497

4S

S

f0

2

Конечное значение рН осаждения смешанных оксигидратов алюминия (III) и циркония (IV), равное 6-9, принято в связи с тем, что в этих условиях обеспечивается полное

I осаждение гидратированных оксидов данных металлов и равномерное распределение ионов циркония (ХЧ) в матрице сорбента, что обуславливает положительные качества получаемого в конечном итоге материала.

Оптимальное соотношение между алюминием и цирконием (IV) при осаждении гидроксидов выбирают на основе экспериментальных данных по определению обменной емкости готового продукта в зависимости от содержания циркония (IV) в твердой фазе. При этом максимальная величина обменной емкости (около

6 мг-экв/г) достигается для сорбентов, состав которых отвечает отношению Zr (IV) : Ai (III), равному (0 02-0,12):1. Для достижения этого состава при совместном осаждении гндратированных оксидов алюминия и циркония (IV), их ионное отношение в растворе выдерживают на том же уровне, так как при выбранных условиях осаждения оба металла полностью переходят в состав осадка.

Как увеличение количества циркония, так и уменьшение его за пределы приведенного соотношения вызывает резкое. падение анионообменной емкости получившегося продукта.

Для гранулирования осадка используется метод сушки. Режим проведения этой операции сохранен таким же, как и в известном способе, а

« именно: прокаливание при 100-110 С.

Пример 1. В 0,1 М раствора АРСР растворяют заданное количество 2гОСР . В полученный раствор вливают О, 2 н. раствор NaOH осуществляя интенсивное перемешивание.

Конечное значение рН суспензии поддерживают на уровне 6-9. Осадок промывают водой методом последовательных декантаций до остаточного содержания в суспензии ионов натрия, равного 0,08-0,1 г/л, переносят на воронку Бюхнера и обезвоживают до начала растрескивания осадка. Полученную пасту наносят слоем 5-7 мм на рифленую поверхность с размером бороздок 3.5 мм, подсушивают на воздухе и прокаливают в

1189497

КонечТемпеОтношение .

Zr (IV):

АР (III) в растворе при синтезе

УслоРезультаты опытов вия ратура суш ки, С ное, осажзначение рН, суспензии

Потери сорбента за 1 цикл работы, мас.Х дения сорбентов

Сорбция . Сорбция

СЕ- 80ф— по примерам

5 0 4,8

100 0,02

110 0,03

105 0,05

105 О, 07

105 О, 10

100 0,12

110 0,12

0,02

4,9

4,9

1,4

0,03

0,05

6,2

6,0

1,4

6,1

6,3

1,3

0,07

5 0 5,2

1,3

0,10

0,12

4,4

4,3

1,2

4,0

4, 1

0,12

3 сушильном шкафу при 100-110 С до постоянного веса. Прокаленный материал измельчают и рассеивают. Фракция с размером частиц 0,3-0,8 мм представляет собой готовый продукт неорганический анионообменник.

Пример 2. В О, 1 М раствор

Na> (AP (0H)< ) вливают при интенсивНоМ перемешивании 0,2 н. раствор соляной кислоты, содержащий заданное количество Zr0CP .,При сливании реагентов обеспечивают получение суспензии с рН 6-9. Дальнейшую обработку выделившегося осадка ведут аналогично примеру 1.

При испытаниях полученных материалов используют 0,1 н. раствор НС и H SO< ° Десорбцию поглощенных анионов и перевод сорбента в ОН-форму ведут 0 5 н. раствором гидроксида натрия или калия. ф . Влияние режима операций процесса получения неорганического анионообменника по примерам 1 и 2 íà его свойства в предлагаемых граничных пределах приведены в табл.1.

Пример 3. Проводят сравнительные испытания свойств предлагаемых сорбентов и,полученных по известному способу при их использо1О .вании в многоцикловом процессе.

Сорбцию анионов ведут Hs 0 1 н. растворов соответствующих кислот, . регенерацию сорбентов осуществляют

0,5 н. раствором. В табл.2 приведе-. ны средние результаты по 5 циклам. работы сорбента.

Как видно из табл.2, полученный по предлагаемому способу сорбент имеет в 1,5 раза более высокие . сорбционные характеристики и химическую устойчивость, чем сорбент, полученный известным способом.

Отношение Обменная емкость

Zr (IV): мг-экв/r

А((III) 1189497

Таблица 2

Потери за 1 цикл .работы, мас.7

Сорбент

6,1+0,3

Предлагаемый

Известный 1

4,2 + 0,2

Составитель P. Пензии

Редактор Е . Папп Техред.п.Мартяшова Корректор А. Зимокосов

Заказ 6816/7

Тирах 540 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Обменная емкость, мг-экв/г

1-:

6 ° 2 «+0,3

4,3+ 0,2

1,3+ 0,1

t 6+ 0,2