Способ извлечения никеля из сточных вод электрохимических производств

 

Применение: в области выделения ценных веществ методом ионного обмена из водных и водно-органических растворов электролитов с помощью ионообменных материалов . Сущность: контактирование ионообменного материала на основе натрий карбоксиметилцеллюлозы (ЫзКМЦ) и введение модификатора в очищаемый раствор при перемешивании, а отличительными особенностями являются: а) применение новой специализированной марки NaKMLJ, в виде гранулята с размером гранул 5 мкм, степенью замещения 0,75 с повышенной равномерностью распределения заместителей, степенью полимеризации - 400-500; б) использование добавок модификатора - одноосновной карбоновой кислоты Св-Сю в количестве 0,3-2,0 мас.% по отношению к концентрации №КМЦ в растворе 4 табл. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ извлечения ионов металлов (железа, меди, хрома, кобальта , марганца и никеля) целлюлозой и различными ее производными (азотнокислая и уксуснокислая целлюлоза и натрий карбоксиметилцеллюлоза) (5). Авторами отмечается , что наблюдается тенденция к увеличению адсорбционной способности в ряду: незамещенная целлюлоза - ацетат целлюлозы - нитрат целлюлозы - карбокси00 со О ю чэ ел СА

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (st)5 С 02 F 1/28, 1/42

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПЛТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПЛТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4932846/26 (22) 30.04,91 (46) 23.08.93. Бюл. ¹ 31 (71) Институт химии неводных растворов АН

СССР (72) В.В.Мясоедова, О,В.Рожкова, А.В,Артемов, Н.А.Багровская, С.А,Лилин, Г.П.Корнилова и Г,А.Крестов (73) В.В.Мясоедова, О.В.Рожкова, А.B.Àðòå, мов, Н.А.Багровская, С.А.Лилин, Г.П.Корнилова и Г.А.Крестов (56) Патент Японии ¹ 57-45633, кл. С 02 F

1/28. В 01 О 31/00, 1978.

Анагону К.А„Пушняк А.Н. Сорбция Nl(ll) и Cu(ll) из водно-глицериновых растворов в динамических условиях. Деп. рукопись, ВИНИТИ, M„N 8515 — В88, 1988.

Ергожин Е.Е., Нурахметов К.Н., Рафиков С.P., Уткелов Б.А. Докл, АН СССР, 1989, т.308, Nб,,с.1380 — 1383.

Авторское свидетельство СССР

N . 1490098, кл. С 02 F 1/62, 1989, Очивара Е., Кубота Х. Реакция адсорбции ионов 3-х валентного железа на производных целлюлоэым™Сэньи гоккаи", 1974, т.30, N5,,стр.109 — 113.

Изобретение относится к области выделения ценных (или вредных) веществ методом ионного обмена из водных и водно-органических растворов электролитов с помощью ионообменных материалов, в частности, к выделению ионов тяжелых металлов из водно-солевых растворов, используемыхх для электрохимической размерной обработки (ЭХО) никеля и сплавов на его основе. Предполагаемое изобретение может быть использовано также для совершенствования мембранных технологий.

БЫ 1836295 АЗ (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИКЕЛЯ ИЗ

СТОЧНЫХ ВОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ

ПРОИЗВОДСТВ (57) Применение: в области выделения ценных веществ методом ионного обмена из водных и водно-органических растворов электролитов с помощью ионообменных материалов. Сущность: контактирование ионообменного материала на основе натрий карбоксиметилцеллюлозы (йаКМЦ) и введение модификатора в очищаемый раствор при перемешивании, а отличительными особенностями являются: а) применение новой специализированной марки йаКМЦ в виде гранулята с размером гранул 5 мкм, степенью замещения 0,75 с повышенной равномерностью распределения заместителей, степенью полимеризации — 400 — 500; б) использование добавок модификатора — одноосновной карбоновой кислоты С8-Сю в количестве 0 3-2,0 мас.$ no отношению к концентрации йаКМЦ в растворе. 4 табл.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, то есть прототипом, является способ извлечения ионов металлов (железа, меди, хрома, ко. бальта, марганца и никеля) целлюлозой и различными ее производными (азотнокислая и уксуснокислая целлюлоза и натрий карбоксиметилцеллюлоза) (5). Авторами отмечается, что наблюдается тенденция к увеличению адсорбционной способности в ряду: незамещенная целлюлоза — ацетат целлюлозы — нитрат целлюлозы — карбокси1836295 метилцеллюлоза, Конкретные данные по степени извлечения некоторых ионов (железа и никеля) приведены в табл.1.

Однако, как следует из данных, приведенных в таблице 1, величина степени извлечения ионов никеля (tl) даже для карбоксиметилцеллюлозы мала. Кроме того, время, необходимое для достижения максимальной величины адсорбции (1,8 ммоль/100 г образца) в случае никеля (II) достаточно велико и составляет 8 часов (480 мин.), Целью изобретения является увеличение степени извлечения никеля из водноспиртовых растворов электролитов, представляющих собой сточные воды, образующиеся при 3ХО никеля и его сплавов, а также уменьшение времени проведения процесса извлечения. Данное изобретение может быть использовано и при извлечении никеля из сточных вод гальванических производств.

Согласно предполагаемому изобретению, поставленная цель — извлечение никеля из. водно-спиртовых растворов электролитов — достигается путем введения ионообменного материала на основе натрий карбоксиметилцеллюлозы (йаКМЦ) с добавками модификатора в очищаемый раствор при перемешивании, а отличительными особенностями являются, а) использование добавок модификатора — одНоосНоВНоА карбоновой кислоты Ся-С10 в количестве 0,3 — 2,0 масс.,4 по отношению к концентрации йаКМЦ в растворе; б) применение новой специализированной марки

МаКМЦ в виде гранулята с размером гранул

5 мкм, степенью замещения 0,75 с повышенной равномерностью распределения заместителей, степенью полимеризации

400-500, Таким образом, у заявляемого технического решения появились свойства, не совпадающие со свойствами известных решений, а именно повышение степени извлечения никеля из отработанного электролита при контакте егo со специфичной формой йаКМЦ с одновременным сокращением времени достижения равновесия, Опыты по извлечению никеля (li) из солесодержащего водно-спиртового раствора электролита проводили следующим образом; необходимое количество полимера

NaKM Ц смачивали раствором электролита и выдерживали 5 минут для набухания, затем добавляли эмульгатор и оставшееся количество раствора. Перемешивали в течение 10 минут. Далее раствор отфильтровывали через бумажный фильтр и в фильтрате опреде40

55 та и выдерживали 5 минут для набухания полимера, затем добавляли 0,32 г эмульгатора и остальное количество электролита общим объемам 0,2 л и выдерживали 10 минут при постоянном перемешивании. Раствор отделяли от набухшего полимера фильтрованием и в фильтрате определяли содержание никеля (!!) методом атомно-абсорбционной спектроскопии, Первоначальная концентрация никеля (II) в электролите

0,037 моль/л, после контакта с полимером—

0,021 моль/л, Уменьшение в 5 раз навески МаКМЦ и соответственно и объема раствора электролита обусловлено меньшим временем, затрачиваемым на фильтрование раствора после его контакта с полимером.

Результаты опытов приведены в табл.3

Пример 3. 20 г КаКМЦ со степенью замещения 0,67 и степенью полимеризации

670 смачивали частью раствора электролита и выдерживали 5 минут для набухания полимера, затем добавляли 0,32 г эмульгатора ляли содержание никеля (II ) комплексометрическим титрованием с трилоном Б.

Пример 1. 80 г МаКМЦ смачивали частью раствора электролита и выдерживали 5 минут для набухания полимера, затем добавляли 1,6 г эмульгатора и остальное количество электролита общим объемом 1 л и выдерживали 10 минут при постоянном перемешивании. Раствор отделяли от набухшего полимера фильтрованием и в фильтрате определяли содержание никеля комплексометрическим титрованием с трилоном Б, Первоначальная концентрация никеля (II) в электролите 0,304 моль/л, после контакта с полимером — 0,192 моль/л. Результат опыта считался положительным. если через 5 — 10 минут в отфильтрованном после диализа растворе электролита оста- . валось 50-55 Д от первоначального содер20 жания ионов Ni(il).

Примеры проведения опытов приведены в табл.2.

При концентрации йаКМЦ в растворе равной 170 г/л и выше и при времени кон25 такта полимера и раствора электролита три и более минут весь раствор расходуется на набухание КаКМЦ. Это делает невозможным аналитическое определение степени извлечения Ni(ll). Были проведены опыты по изучению влияния степени полимеризации и степени замещения ионообменной мембраны йаКМЦ на извлечение ионов Ni(ll) иэ .солесодержащего водно-спиртового раствора электролита, Пример 2, 20 r йаКМЦ со степенью полимеризации 300 и степенью замещения

0,85 смачивали частью раствора электроли1836295

Таблица 1

Адсорбция железа и никеля на целлюлозе и ее производных

Таблица 2 и остальное количество электролита общим объемом 0,2 л и выдерживали 10 минут при постоянном перемешивании. Раствор отделяли от набухшего полимера фильтрованием и в фильтрате определяли содержание никеля (II) методом атомно-абсорбционной спектроскопии, Первоначальная концентрация никеля (II) в электролите 0,047 моль/л. после контакта с полимером — 0,028 моль/л.

Примеры проведения опытов приведены в табл,4.

Таким образом, иэ приведенных в таблицах 2-4 данных следует, что предлагае-. мый способ позволяет достигнуть поставленную цель, а именно увеличить степень извлечения никеля (й) из сточных вод технологического процесса электрохимической обработки никеля и его сплавов, а такп — величина степени замещения. же уменьшить время проведения процесса извлечения.

Формула изобретения

Способ извлечения никеля иэ сточных

5 вод электрохимических производств, включающий контактирование очищаемого раствора с ионообменным материалом на основе Na-соли карбоксиметилцеллюлозы, отличающийся тем, что. с целью

10 повышения степени извлечения никеля и сокращения времени проведения процесса, в качестве ионообменного материала используют Na-соль карбоксиметилцеллюлозы со степенью полимеризации 400 — 1000 и

15 степенью замещения 0,7 — 0.8 в количестве

100 — 150 г/л электролита, а в очищаемый раствор дополнительно вводят одноосновную кислоту карбонового ряда Св — Сю в количестве 0,3-3,0 мас. от содержания

20 ионообменного материала в электролите.

Продолжение табл. 2

Таблица 3

1836295

Таблица 4

Составитель В.Мясоедова

Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Редактор

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

Заказ 3001 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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