Способ определения содержания ионов металлов в катионите
Использование: аналитический контроль ионообменных процессов переработки сильнокислых концентрированных растворов щелочных металлов и аммония переменного состава. Сущность изобретения: измеряют концентрации кислот и ионов металлов в растворе, пропускаемом через катионит, с последующим расчетом объема удержания и содержания ионов металлов в катионите. 1 табл., 1 ил.
. СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 31/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л
)О
Ż — )
СмЕп
См+Сн
Е ЗСмСкЕпl(См+Сп)
Е-ЗСмСнЕп/(См+Сн) (2) (21) 4790367/04 (22) 13.02.90 (46) 15.11.92. Бюл. ЬЬ 42 (71) Производственное объединение "балхашмедь" (72) А.В. Шубинок (56) Гриссбах P. Теория и практика ионного обмена, М.: Инлит, 1963. с.121-165. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ИОНОВ МЕТАЛЛОВ В КАТИОНИТЕ
Изобретение относится к способам определения содержания ионов металлов в катионите.
Равновесное содержание ионов металлов s катионите может быть рассчитано в соответствии со сложившимися и общепризнанными положениями теории ионного обмена по уравнению: где E — равновесное содержание ионов ме. таллов в катиони1е, г-зкв/л;
Еп — полная обменная емкость катиони. та (1,938 г-экв/и для КУ-2);
CM — концентрация ионов металлов в исходном растворе, г-экв/л;
C» — активная концентрация кислоты (концентрация ионов водорода) в исходном растворе, г-зкв/л.
Способ непригоден для практического использования в связи с недостоверностью результатов.
Цель изобретения — повышение точности и оперативности определения содержания ионов металлов в катионите.
» SU 1775664 А1 (57) Использование: аналитический контроль ионообменных процессов переработки сильнокислых концентрированных растворов щелочных ме"аллов и аммония переменного состава. Сущность изобретения: измеряют концентрации кислот и ионов металлов в растворе, пропускаемом через катионит, с последующим расчетом объема удержания и содержания ионов металлов в, катионите. 1 табл., 1 ил.
Поставленная цель достигается тем, что в известном. способе, включающем измерение концентрации ионов металлов и активной концентрации кислоты и расчет содержания ионов металлов в катионите; дополнительно измеряют аналитическую концентрацию кислоты и рассчитывают содержание ионов металлов в катионите по уравнениям: где Ск- аналитическая концентрация кислоты, r-экв/л; в соответствующих уравнениям 1 и 2 концентрационных интервалах, указанных на графике.
Испытания проводили в колонне с высотой слоя набухшего в воде сульфокатионита
КУ-2 в водородной форме 4 м. Для испытаний использовали растворы, содержащие серную и соляную кислоты в отношении (10120):1 и катионы металлов меди (опыты
1,6,11,13,17,21), никеля (опыты 2,6,12,14,18), железа (2+) (опыты 3,7,9,15,19), цинка (опыты
1775664
4,8,10,16,20). В растворах перед началом опытов измеряли концентрации ионов металлов, С>, активную концентрацию кислоты Сн, аналитическую концентрацию кислот
Ск. По результатам анализа в прогнозирующем порядке рассчитывали равновесное содержание ионов металлов в катионите по уравнению известного способа к уравнениям 1 и 2 заявленного способа в соответствующих уравнениям (механизмам сорбции) 1 и 2 концентрационных зонах факторного просгранства, Затем раствор фильтровали со скоростью 2,36-3,62 м/час через слой катионита до полного проскока (равновесия).
По окончании сорбции катионит промывали водой, десорбировали катионы концентрированным (5-8н.) раствором серной кислоты или солей с получением концентрированного элюата, В элюате измеряли концентрацию ионов металлов, рассчитывали фактическое равновесное содержание ионов металлов в катионите Еф среднеквадратическое отклонение (Еф-Е), среднеквадратическую ошибку уравнений по формуле б= В контрольных опытах по сорбции катионов металлов из растворов, не содержащих кислот, получено равновесное содержание катионов металлов в катионите Е=1,938 r-экв/л, равное
Ел иЕф, ошибка .: отсутствует, Как видно из данных таблицы, уравнение 1 имеет минимальное отклонение в области высоких концентраций, уравнение 2 — в области низких концентраций. Следовательно, в процессе сорбции возможна реализация двух механизмов сорбции в соответствующих уравнениям 1 и 2 концентрационных зонах 1 и
2, приведенных на графике. Зоны разграничиваются ломаной линией с координатами
Ск(См): 1,692 (0,0318), 1,692 (0,0633), 1.108 (0,0633), t,108 (0.1569), 0,2122 (О, 569}. Для выполнения анализа целесообразно использовать систему уравнений (обобщенная модель) в соотве. ствующих концентрационных зонах, что обеспечивает снижение ошибки до 0,081 r-экв/л против
0,119 и 0,171 г-экв/л.по индивидуальным моделям (уравнениям) 1 и 2. Продолжитель5 ность определения равновесного содержания ионов металлов в катионите по обобщенной модели 6-8 минут, включая от6ор пробы, аналитические измерения и процедуру расчета.
10 Как показали результаты испытаний, заявленный способ прост в осуществлении, отвечает требованиям производства и обеспечивает: возможность прогноэирующего опре15 деления содержания ионов металлов в катионите в процессах ионообмен ной переработки кислых концентрированных растворов переменного состава; повышение точности определения за
20 счет снижения среднеквадратической ошибки до 0,081 г-экв/л против 0,296 гэкв/л по известному способу; повышение производительности сорбционного передела íà 50% за счет исключения
25 предварительных операций экспериментального определения содержания ионов металлов в катионите.
Ожидаемый зкономический эффект 110136 тыс. рублей в год за счет повышения
30 производительности передела, Формула изобретения
Способ определения содержания ионов металлов в катионите, включающий пропускание раствора через слой катионита, on-.
35 ределение концентраций ионов металлов в растворе и полной динамической обменной емкости катионита, расчет обьема удержания и содержания ионов металлов в катионите, отличающийся тем, что, с целью
40 повышения точности и ускорения анализа, определяют концентрации кислот в растворе, а объем удержания рассчитывают. как отношение полной динамической обменной емкости катионита к сумме концентраций
15 кислот и ионов металлов.
1775664
Обобщенная иодель г
Заявляеный способ управления
Исходный раствор
Уравнение ,Е
Реэультат си се св
Е (Е;Е)т (Е -Е)э
1 (Е -Е)э
0,0318 1,692 0,892
0 1569 О 2122
Сулиа Х(ЕЭ-Е)э
> >й ->>/ll
0,0934 б
0,И см
0,18
0,2
7,8 3,2
Составитель А.Шубинок
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т,Палий
Редактор
Заказ 4031 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
2
4
5 б
8
11
12
13
14
16
17
18
19
21 !
1, 184
О ° 376
0,06
О, 091
0,547
0,868
0,227
0>339
0,304
0,560
0,107
0,158
0,800
1,157
0,349
0,500
0,657
0,969
0,306
0,529
1 ° 558
Иэвестный способ
Е (K -Е)э
>Р
0,066 0,0139
0,103 0,0746
0,029 0,001
0,041 0,0025
0,29) 0,06569
0,422 0,19848
O,12В 0,0098
0,182 0;0240
0 122 0,03311
0,184 0,1413
0,054 О;0028
0,074 0,00712
0,510 0,08419
0,671 . 0,2366
0,242 0,0114
0,337 0,0265
0 ° 353 0,0926
0,55 0,1752
0,176 0,01685
О ° 244 0,08111
0,824 0,539
1.83835
0,296
0,105
0 158
0,055
0,710
0,452
0,632
0,223
0,318
0,202
0,297
0,107
0,137
0,7?5
1,010
0,466
0,576
0,598
0,811
0 ° 343
0,436
1,421
О ° 0062
0,0476
0,00003
0,0004
0,009!
0,0559
0,00004
0,0005
0,0104
0>06.".2
0,0000
0,0004
0,0006
0,0216
O,О!36
0,0057
0,0035
0,025
0,0013
0,0098
0,0188
0,29967
О, 119
О, 191
О, 292
0,086
О ° 12
О ° 741
0,991
0,358
0,495
0,343
0,500
0,158
0,213
1,127
1,316
0,635
0,836
0,866
1,182
0,481
0,640
1, 360
О,O 0005
О, 0071
0,00067
0,0008
О ° 03769
0,01516
0,017276
О ° 02437
0,0015
0,0036
0,00263
0,00297
0,10688
0,02516
0,0823
0,1126
0,0436
0,0455
0,0306
0,01232
0,0392
0,61197
0,1 71
2
1
2 I
2
1
1
1
1
1
0>191
0,292
0,055
0,710
0,452
0,991
0,223
0,318
О ° 343
0,500
0,107
0,137
0,775
1,010
0,466
0,576
0,598
0,811
0,343
0,430
1,421
0,00005
OiO07l
O, 0O003
О>0004
0 0091
0,01516
0,00004
0,0005
0,0015
0,0036
0,0000
0,0004
0,0006
0,0216
0,0136
0,0057
0,0035
0,025
0,0013
0,0098
0,0188
0 ° !3778
О ° 081
