Способ получения экстракционных мембран

 

Изобретение относится к способам получения экстракционных мембран и может быть использовано в гидрометаллургии для извлечения и разделения цветных и редких металлов, а также для очистки сточных вод. Изобретение позволяет исключить потери мембранной фазы (экстрагента-переносчйка и растворителя) из пор мембранной матрицы , исключить применение токсичных и огнеопасных органических растворителей, снизить загрязнение ими исходных и принимающих водных растворов в 3-5 раз,увеличить срок службы мембран. Эффект достигается за счет того, что. мембранную матрицу обрабатывают органический жидкостью , содержащей экстрагент-переносчик и растворитель -высшие карбоновые кислоты технической фракции С17-С20. при содержании растворителя 40-60% от массы органической фазы, а обработку проводят при температуре плавления растворителя. 2 табл. сл G

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 О 67/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4791634/05 (22) 11.12.89 (46) 15.03.,92. Бюл. ¹ 10 (71) Казахский государственный университет им. С.M. Кирова (72) А.И, Зебрева, Н.Н. Андреева, Н.В, Иванова, Т.А. Пасынкова, В.П. Дзекунов, С,В, Озерная, Ф;И. Лобанов и А.Д. Акбасова (53) 661.183,123(088.8) (56) Иванова Н.В. и др. Экстракция алюми- ния расплавами органических веществ, Седьмая всесоюзная конференция по химии экстракции. M. Наука, 1984, с. 158.

Ивахно С.Ю. и др. Кинетика зкстракции хрома(Ч) в диффузионной ячейке с импрегнированной жидкостной мембраной. Яфрнал физической химии, 1987,т, 61, МЗ, с. 649 654. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКЦИОННЫХ МЕМБРАН (57) Изобретение относится к способам получения экстракционных мембран и может

Изобретение относится к мембранной технологии, а именно к способу получения экстракционных мембран, и может быть использовано в гидрометаллургии для извлечения и разделения цветных и редких металлов, а также для решения проблем охраны окружающей среды при очистке промышленных.растворов и сточных вод.

Цель изобретения — повышение стабильности мембран, исключение вымывания экстрагентов из пор мембраны и сокращение их расхода. . Пример 1. Смесь экстрэгента-переносчика (триалкиламина ТАА) и растворителя-стабилизатора (высшие карбоновые кислоты техническбй фракции Сп-Czo (BKK), Тплаел. 50 С, содержащую 50 ВКК и

„„ЯЦ „„1719039 А1

2 быть использовано в гидрометаллургии для извлечения и разделения цветных и редких металлов, а также для очистки сточных вод.

Изобретение позволяет исключить потери мембранной фазы (экстрагента-переносчика и растворителя) из пор мембранной матрицы, исключить применение токсичных и огнеопасных органических растворителей, снизить загрязнение ими исходных и принимающих водных растворов в 3 — 5 раз,увеличить срок службы мембран. Эффект достигается за счет того, что мембранную матрицу обрабатывают органический жидкостью, содержащей экстрагент-переносчик и растворитель -высшие карбоновые кислоты технической фракции С17 — Сго. при содержании растворителя 40-60% от массы 3 органической фазы, э обработку проводят при температуре плавления растворителя. 2 табл.

50 мас.% ТАА нагревают в плоском сосуде до температуры плавления ВКК, в полученную гомогенную смесь погружают мембранную матрицу из нетканого полипропилена, предварительно пропитанную экстрагентом-переносчиком. Мембрану выдерживают 2-3 мин в органической фазе, вынимают из мембранной жидкости, помещают в чашку Петри и после охлаждения до комнатной температуры мембрану проверяют на водопроницаемость, после чего используют для мембранной экстракции хрома (Vl). Определяют кинетические параметры процесса переноса хрома и стабильности мембраны.

Начальный удельный поток металла—

6,3 10 м.с.. Экстрагент-переносчик не вымывается в течение 20 циклов непрерывной

1719039 работы, что контролируется путем аналитического определения ТАА в исходном и принимающем водных растворах.

Степень извлечения хрома (Vl) достигает 99,8%.

Пример 2. Получение мембраны проводят так, как описано в примере 1 с той разницей, что в качестве органической жидкости используют расплав смеси, содержащей 40 мас. растворителя — стабилизатора (ВКК) и 60 мас. экстрагента-переносчика

{ТАА), Начальный удельный поток хрома (Vl)—

6,2 ° 10 м.с. 1. Степень извлечения металла из исходного раствора достигает 99,2$;

Экстрагент-переносчик не вымывается в течение 20 циклов непрерывной работы мембраны.

Пример 3. Мембрану получают так же, как описано в примере 1, но в качестве органической жидкости используют смесь, содержащую 60 мас., растворителястабилизатора(В КК) и 40 мас. экстрагента — переносчика (ТАА).

Начальный удельный поток хрома (И)—

6,3 10 м.с. 1, степень извлечения металла достигает 99,4, Мембрана устойчива в течение не менее 20 экстракционных циклов.

Экстрагент-переносчик не обнаруживается аналитически в исходной и принимающей водных фазах.

Пример 4. Получение мембраны проводят так, как описано в примере 1 с той разницей, что в качестве органической фазы используют расплав смеси, содержащей 30 мас. растворителя — стабилизатора и 70 мас. экстрагент-переносчика. Мембрана недостаточно затвердевает после охлаждения, механически непрочна, визуально наблюдается вытекание экстрагента— переносчика из пор.

Начальный удельный поток хрома (И)—

4,3 10 м.с., степень извлечения металла

90,3 . Уже через два экстракционных цикла в исходном и принимающем водных растворах обнаруживается экстрагент-переносчик (ТАА), Пример 5. Мембрану получают так, как описано в примере — 1, но в качестве органической фазы используют расплав смеси, содержащей 70 мас.7, растворителя

5 — стабилизатора (В КК) и 30 мас. экстрагента-переносчика (ТАА), Начальный удельный поток хрома (Vl) через полученную мембрану — 3,5 10 м.с. 1, степень извлечения хрома 73, 10 Нарушается пластичность мембраны, возникают микротрещины, уже- через два экстракционных цикла в мембране возникает пробой и она выходит из строя.

Пример 6. Полученные мембраны

15 проводят согласно примеру 1, но в качестве мембранной матрицы используют технический капрон. Начальный удельный поток хрома (Vi) — 5,9 10 м.с. мембрана устойчива

5 в течение 16 экстракционных циклов.

20 Пример 7. Мембрану получают так, как описано в примере 1, но с той разницей, что в качестве мембранной матрицы исполь.зуют технический лавсан, Начальный удельный поток хрома (К1) — 6,1 ° 10 м.с. ., 25 мембрана устойчива в течение 15-18 экстракционных циклов, Сопоставительный анализ мембран, . полученных по предлагаемому и известному способам, представлен в табл. 1.

30 Данные по содержанию экстрагента-переносчика в исходном и принимающем растворах при разном числе экстракционных циклов представлены в табл. 2.

Формула изобретения

35 Способ получения экстракционных мембран, включающий обработку мембранной матрицы раствором зкстрагента — переносчика в органическом растворителе, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

40 стабильности мембран, исключения вымывания экстрагентов из пор мембраны и сокращения их расхода, в качестве органического растворителя используют высшие карбоновые кислоты технической фракции Сп — Сро в

45 количестве 40-60 от массы раствора и обработку проводят при температуре плавления растворителя.

1719039

I

1

I

I

,1 m

II т » (3

З 1 х о z (О З =с

amo.ас

3С(О О а 3 5™о (.3 X — С

>Х

>X «

83.1„

e C О ев

ze00u е аОЭ

W C X!

lo 1 «

;1

Й

II Ч} р О

-Ф

« (««

« м

Ф

I5 ( с и е а дР -

u hc ев

X I

С>3 о сч

an CZ

lD 1

X сГ

Э X

X 3E с ЬС> дФ (6 х и с

=У ф е ие ао а

eehC L> !

СО

С.> дР

o z ф Г о а а в

R с е х х о

>х

З х е х (с е

I"

Д X

1 C(3

1 дФ

1 и

I Е

1 .1o

I

I

I 1

1 X ! о с

4 >Х

I З

1 ? ! е л

I Ф .: t

I

1

1

I

1

I. СС\

Ф >Z

eoz

z о хо оео о а!с е

X х у-*« с х

1- о.

an х сч с х

X Y

C Х

О Э а с с с

1 о

X а о а.с о

C «дС>

Т сэ

» al> !

" X

Э М

Х- 0

1QO V

z «о с О 1дС>

X an

М

X .» (((сч о о

Z 0 (С О

e a с о

C L

З а

IQ

X с

Iа о

L а X

I- Y

Ф

IQ «

« сс о

1 I

1 I ! 1

I )

1 1

1 . I

I 1

I 1

1 l

l I

t . 1

1 1 е

l 1

1, I

1 I

l . 1

1 . 1 !

1 ! о

1 Э

I Ф 1

I e

tp

I I

I

I 3

I I

1 I

I 1

l 8 !

D V

Е Э .>г«

a X Ф с> l3 а *-Г

1

1

4 l» ! o

1 °

1 °

I an

3 >х

X 2l

J3 л е у е

IQ с((Л

>Ф

>> О

3» м О

0 0 И

82х!

az

lO 1g v

X Y Г е %

v >х о о

Lf Z ° (с

X с о

>(С дС4 (8 @ о6 о хо х

Ф >(Ъ МЪ

Ссч сч

Сса Е онх

>О сс>

° сч о сХ

B с

>Х О

I»

Ф >Х о з= хха

1Q а л ое

Фссс е сс z с= в

zk

IX X

° т Я р л

x о о

I1 и

« . Xг

-O с с(« а

1- х

Э Jh

Е X Iх е .о

z z «о

8 IXo I»

I (1 . (- о

>Х I» (З

m >z хна

O — = ! IQ а I

Ив.д

I Ф сСС ! е ! (с«х ф

I

О Н ау ! x

f «

ОдЕ а си о

«

М аы(Iх- (fQo o х (хо а з

X а

IX

X

I о ао(z

I» X

Ф а ецио х есм! Ов

I lD LЪР! е с2

LnI x ч еы

1 х с>а

1 ЭСЧ

t E Q !

1 >(с (с

>ес

I г х е>zН х хн и >х

I Е.

1 е

I K

О г с(. н е н ;Ф

1 I

t t !

t I ! 1

I I

1 1

1 .I (I

I 1

I .I

I .«»

1 1

1 I

IQ I l

=(3 е r

Z1 . 1 I

С! I

1 I

lD I

I5l 1

1 I

I-I

1 1

°

I lg I о о

1 С I

1 И 1

I >Д I

Э

1 Е 1

1 L 1

I L

1 (X

I й! ! (: I

I I ! 1

I 1

I I

l 1

I I

1. I

I !

1 1 1

1 I I

I 1 1 !

l 1 z

1 3

I Jl (5

1 1 (-. с

t C 1 о z (.O t X Y в м с н

»z 1 IQ С}

-!а а (zu (Z -а

I 0 1 t o (- Ф

I= о

СО IQ а д(> д > «-»

0 а

v иы е ев

Х I» ««. с>а Ф

aÎ .;С 5 ССЕ

3. u

C IQ о

xzy a

OFX ас оа с «ае

>Z 0- сЧ Ln

3 а 5

X X IZ Y e o х х-с

ЭХСх -О тССС О0

1

I

I

I

I

t

I

1

1

I

I

1

I

1

I

1

I о I М

I X

1 У и о

1 Х

I e а

1 Э с

I. 1

I о

I (1

1 Э !

I IQ а

1 о

I Y

I (>} ! а х, а ! 1-.

1 у

z

I Y

1 а °

1 ID e о !о

>z с о v х z

1 (> М

1 Э IL ! 1- IQ

it е3

1 С»

1 33

e u

f lD Y

Э

I Е I» х (= е х т (I >» (>(! С I о сч с

1719039

Таблица

Мембранная жидкость, мас.3

Число экстракционных циклов

Тип матрицы

Предлагаемый способ

Не обнаружено

Нетканый по- 40 ВКК

60 Д2ЭГФК

50 2Д2ЭГФК

Не обнаружено

0,005!!»

«! !»

l I»

10

0;01

0,02

0, I!1

0,02

Не обнаружено

Не обнаружено

30 Д2ЭГФК

Известный способ

»!!

Нетканый полипропилен 40 Д2ЭГФК

0,003

0 02

0,004

0,03

60.СС14

О,1 кмоль/м 1

"Ядерный фильтр" из лавсановой пленки

0,034

0,052

0,022

0,046 триалкиламин в 5 сс1

Корректор А.Осауленко

Составитель Г. Русских

Техред М,Моргентал

Редактор Ю.Середа

Заказ 722 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

50 Д2ЭГФК

60 ВКК

40 Д2ЭГФК

30 ВКК

70 Д2ЭГФК

70 ВКК

Содержание зкстрагента переносчика в исходной фазе г/л

Содержание экстрагентапереносчика в принимающей фазе г/л

Не обнаружено

0,002

Не обнаружено

0,001