Способ извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов

 

Изобретение относится к области ионообменного извлечения малых количеств ионов металлов из производственных технологических растворов и может быть реализовано в химической промышленности, металлургии и гальванотехнике. Раствор пропускают через сорбент, содержащий инертный материал и поглощающий слой-пленку сульфида свинца с толщиной пленки равной 500-1500 нм. В результате при заданном уровне и времени конверсии емкость сорбента возрастает на порядок и более. 1 табл.

Настоящее изобретение относится к области ионообменного извлечения малых количеств ионов металлов из производственных технологических растворов и может быть реализовано в химической промышленности, металлургии, гальванотехнике.

Известен способ извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов посредством их пропускания через сорбент, содержащий в качестве инертного носителя органический или неорганический полимер, а в качестве поглощающего вещества - сульфид цинка (см. патент США N 4280925). Недостатками этого известного способа являются сравнительно низкая емкость сорбента, скорость сорбции и низкая степень замещения металла на ионы серебра (конверсии).

Известен также способ извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов путем пропускания их через сорбент, где в качестве инертного носителя используют стеклянную крошку или стекловату, а в качестве поглощающего вещества - сульфид свинца, нанесенный на данный носитель в виде тонкой пленки толщиной 30-50 нм (авт. св. СССР N 1321681, МКИ C 02 F 1/42, 1987). Недостатком этого известного способа, который по совокупности признаков и достигаемому техническому эффекту является наиболее близким к заявляемому нами объекту и потому выбран нами в качестве прототипа, также является относительно низкая емкость сорбента.

Целью настоящего изобретения является повышение емкости сорбента.

Декларируемая цель достигается тем, что в известном способе извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов путем их пропускания через сорбент со стеклосодержащим материалом в качестве инертного носителя с нанесенным на нем пленкой сульфида свинца, толщина этой пленки составляет 500-1500 нм. В этом случае при заданном уровне и времени конверсии (степени замещения свинца на серебро в металлосульфидном слое) емкость сорбента возрастает на порядок и даже более по сравнению с таковой для способа-прототипа.

Ранее способ извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов с указанной выше совокупностью признаков в патентной и научно-технической литературе не описывался. Это обстоятельство дает нам основания утверждать, что заявляемому нами объекту присущ первый критериальный признак изобретения в рамках Патентного Закона РФ - новизна. Кроме того, знание известных признаков способа-прототипа и характеристик, вносимых в него изменений (а именно увеличение толщины металлосульфидной пленки с 30-50 нм по способу-прототипу до 500-1500 нм) не позволяет a priori предсказать наблюдаемое в результате внесения этих изменений значительное увеличение емкости сорбента; следовательно, сущность заявляемого нами технического решения не вытекает явным образом из известного на сегодняшний день в соответствующей области техники уровня. Сказанное позволяет нам заключить, что оно подпадает и под второй критериальный признак изобретения - изобретательский уровень. И, наконец, заявляемый нами объект отличается от объекта-прототипа (который в настоящее время уже реализован в промышленности) лишь изменением толщины поглощающего слоя, которое не представляет каких-либо технических затруднений. В этой связи не вызывает сомнений, что заявляемый нами объект соответствует и третьему критериальному признаку изобретения - промышленная применимость.

Заявляемый на предмет изобретения способ извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1 (приготовление сорбента) Речной песок со средним размером частиц 0,3 мм в количестве 200 см³ помещают в стакан объемом 0,5 л, промывают 2 - 3 раза проточной водопроводной и далее - дистиллированной водой до исчезновения мути.

Затем его активируют 80 мл 1 М раствора КОН в течение 30-40 мин при комнатной температуре. Активированный таким образом носитель выдерживают в контакте с реакционной смесью, составленной из 19,3 мл 10,0 М раствора КОН, 9,0 мл 1,0 М раствора нитрата свинца(II), 6,7 мл 2,0 М раствора тиомочевины и 45,0 мл дистиллированной воды. Сорбенты с заявляемой нами толщиной пленки сульфида свинца получают по описанной методике, варьируя время контакта носителя с реакционной смесью в интервале 10 - 30 ч при 18-25^oC. После осаждения указанной тонкой металлосульфидной пленки носитель промывают проточной водой в течение 2-5 мин, затем - дистиллированной водой 2 мин и в заключение высушивают 5 - 8 ч при комнатной температуре. Приготовленный сорбент далее используют для извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов.

Пример 2 Сорбентом, полученным по описанной в примере 1 технологии с толщиной металлосульфидной пленки 500 нм, заполняют бюретку объемом 5 мл с сечением 0,3 см². Через эту колонку с помощью перистальтического насоса со скоростью 3,0 мл/мин пропускают 20 л раствора с концентрацией ионов серебра 1,2 мг/л и далее 25 мл дистиллированной воды. На выходе из колонки отдельными фракциями собирают элюат и анализируют содержание в нем ионов Ag(I) и Pb(II). Данные анализа для указанного случая и емкости сорбента представлены в таблице.

Пример 3 Выполняют как и пример 2, но толщина металлосульфидной пленки на носителе составляет 1000 нм.

Пример 4 Выполняют как и пример 2, но толщина металлосульфидной пленки на носителе составляет 1500 нм.

Пример 5(сравнительный) Выполняют по общей технологической схеме примера 2, но толщина металлосульфидной пленки на носителе составляет 200 нм.

Пример 6 (сравнительный) Выполняют по общей технологической схеме примера 2, но толщина металлосульфидной пленки на носителе составляет 2000 нм.

Пример 7 (по прототипу) На инертный носитель - просеянную стеклянную крошку диаметром 0,5-3,0 мм осаждают пленку сульфида свинца, для чего в колбу на 100 мл помещают 6 г стеклянной крошки, обезжиривают ее с помощью хромовой смеси и отмывают содовым раствором и дистиллированной водой. Далее в колбу наливают 4 мл 1M раствора гидроксида калия, 4 мл 0,2 М раствора ацетата свинца (II), 2,7 мл 0,3 М раствора тиомочеивны и доводят объем содержащегося в ней раствора до 26,5 мл дистиллированной водой. Реакционную смесь с носителем выдерживают в течение 20 мин при 25^oC, перемешивают, после чего сорбент отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и высушивают. Приготовленным подобным образом сорбентом с толщиной металлосульфидной пленки 30 нм заполняют бюретку объемом 5 мл с сечением 0,3 см². Через эту колонку с помощью перистальтического насоса со скоростью 3,0 мл/мин пропускают 20 л раствора с концентрацией ионов серебра 1,2 мг/л и далее 25 мл дистиллированной воды. На выходе из колонки отдельными фракциями собирают элюат и анализируют содержание в нем ионов Ag(I) и Pb(II). Данные анализа для указанного случая и емкости сорбента представлены в таблице.

Пример 8 (по прототипу) Выполняют по общей технологической схеме примера 7, но время контакта реакционной смеси с инертным носителем составляет 60 минут, а толщина металлосульфидной пленки на носителе -50 нм.

Пример 9 (сравнительный, по прототипу) Выполняют по общей технологической схеме примера 7, но время контакта реакционной смеси с инертным носителем составляет 24 часа, а толщина металлосульфидной пленки на носителе - 500 нм.

Пример 10
Выполняют как и пример 2, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 11
Выполняют как и пример 3, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 12
Выполняют как и пример 4, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 13 (сравнительный)
Выполняют как и пример 5, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 14 (сравнительный)
Выполняют как и пример 6, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 15 (по прототипу)
Выполняют как и пример 7, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 16 (по прототипу)
Выполняют как и пример 8, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 17 (сравнительный, по прототипу)
Выполняют как и пример 9, но через колонку с сорбентом пропускают 200 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 18
Выполняют как и пример 2, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 19
Выполняют как и пример 3, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 20
Выполняют как и пример 4, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 21 (сравнительный)
Выполняют как и пример 5, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 22 (сравнительный)
Выполняют как и пример 6, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 23 (по прототипу)
Выполняют как и пример 7, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 24 (по прототипу)
Выполняют как и пример 8, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Пример 25 (сравнительный, по прототипу)
Выполняют как и пример 9, но через колонку с сорбентом пропускают 1000 л раствора нитрата серебра с указанной в примере 2 концентрацией.

Как можно видеть из приведенных в таблице данных, заявляемый нами способ позволяет повысить емкость сорбента на порядок и более по сравнению с таковой для способа-прототипа при одном и том же времени конверсии. При этом заявляемый способ в отличие от способа-прототипа обеспечивает практически полное извлечение серебра при большом времени конверсии, измеряемом многими сутками (и соответственно при значительном количестве пропускаемого через сорбент серебросодержащего раствора), что делает его пригодным для использования при очистке серебросодержащих сточных вод на предприятиях химической промышленности. Следует в этой связи отметить также, что заявляемый нами диапазон толщины металлосульфидной пленки (500- 1500 нм) является существенным и при выходе из него за нижний заявляемый предел емкость сорбента значительно снижается, при выходе же за верхний заявляемый предел емкость сорбента хотя и продолжает расти, однако при этом недопустимо низко падает степень конверсии сорбента.

Аналогичные результаты были получены нами и при использовании растворов с другими концентрациями ионов серебра(I), как меньшими, так и большими по сравнению с указанной в тексте величиной (1,2 мг/л).

Формула изобретения

Способ извлечения серебра из сточных вод и отработанных технологических растворов путем их пропускания через сорбент со стеклосодержащим материалом в качестве инертного носителя с нанесенным на нем пленкой сульфида свинца, отличающийся тем, что толщина указанной пленки составляет 500 - 1500 нм.

РИСУНКИ

Рисунок 1