Сорбционный способ очистки водных растворов кобальта от марганца

 

Способ извлечения ионов марганца из водных растворов кобальта относится к извлечению веществ ионообменными материалами и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа с одновременной экономичностью и простотой. Способ сорбции ионов марганца из растворов солей кобальта осуществляют их сорбцией из слабокислых перекисных растворов при 4≤рН≤6 на анионите марки АМ-2б в ОН-форме, содержащем обменные группы. -СН₂-N(СН₃)₂, -СН₂-N(СН₃)₃. 2 табл.

Сорбционный способ очистки растворов кобальта от марганца относится к области извлечение веществ ионообменными материалами и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известны способы очистки раствора кобальта от марганца [Худяков И.Ф., Кляйн С. Э. , Агеев Н. Г. - М.: Металлургия, 1993, с. 166-167] осаждением последнего из нагретых кислых растворов в присутствии окислителей.

Недостатком способов является то, что наряду с марганцем соосаждается значительное количество кобальта.

Наиболее близким техническим решением является сорбция на анионитах из кислых растворов или из смеси кислот и спиртов, взятых в определенном соотношении [Лаврухина А.К. и др. Аналитическая химия марганца. АН СССР. М.: Наука, 1974, с. 138-141].

Недостатком способов является большой расход реагентов.

Задачей изобретения является создание эффективного способа извлечения анионов марганца из водных растворов солей кобальта.

Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, заключается в высокой степени эффективности извлечения анионов марганца из водных растворов солей кобальта с одновременной экономичностью и простотой процесса.

Этот технический результат достигается тем, что в способе извлечения ионов марганца из растворов солей кобальта, включающем сорбцию ионов марганца путем контакта раствора и сорбента и перемешивание, перед сорбцией в исходный раствор вводят перекись водорода, и сорбцию ведут при 4≤рН≤6 на анионите марки АМ-2б в ОН-форме, содержащем обменные группы -СН₂N(СН₃)₂ -СН₂N(СН₃)₃ Сущность способа поясняется данными таблицы, в которой указаны время сорбции, мин, при заданной величине рН раствора, концентрации исходного раствора, мг/дм³, и остаточной концентрации в данный момент времени сорбции, мг/дм³, указан цвет сорбента за время сорбции, отмечено образование осадка в ряде опытов.

Показатели сорбции оценивали также величиной СОЕ - сорбционной обменной емкостью, мг/г, рассчитываемой как масса ионов Мn в граммах, сорбированных 1 граммом сорбента.

Сорбцию Мn (VI) осуществляли из 200 см³ исходного раствора, масса сорбента 2 г. Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворе NaOH.

Концентрацию ионов марганца определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121.

В процессе сорбции величина рН раствора изменялась, поэтому в процессе сорбции проводили коррекцию заданного значения рН при непрерывном перемешивании.

Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализатора использовали раствор H₂SО₄. Заданное значение рН поддерживали в течение 1,5 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно, поэтому коррекцию величины рН осуществляли один раз в сутки.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

Используя значения концентраций ионов марганца в водном растворе исходном и после сорбции рассчитывали СОЕ, мг/г.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 30,0 Со (II), 1,5 Мn (II).

Дополнительно для улучшения показателей селективной сорбции на анионите АМ-2б осуществляли окисление ионов Мn (II) для перевода его в анионы с более высоким окислительным числом. С этой целью в качестве окислителя использовали перекись водорода, которую добавляли в раствор сульфатов в молярном отношении H₂O₂:Mn =2:1.

Пример практического применения (см. табл.1 в конце описания).

Из данных таблицы 1 следует, что результаты сорбции зависят от времени и величины рH раствора. Лучшие результаты сорбции получены при следующих условиях (см. табл.2 в конце описания).

При этом величина СОЕ=55-50 мг/г устойчиво сохраняет свое значение при контакте раствора с осадком не менее двух суток при рН=5,5. При значениях рН= 4,0-4,5 лучшие показатели получены через сутки сорбции. При значении рН= 5,0 с увеличением времени сорбции величина СОЕ падает. Сорбция кобальта незначительна. Сорбция ионов марганца ухудшается при рН>6 и рН<4.

Установлено, что предварительная обработка сорбента 0,1 н. раствором H₂SO₄ или дистиллированной водой ухудшает показатели сорбции, предварительная щелочная обработка сорбента улучшает показатели сорбции вероятно потому, что в щелочной среде перекись водорода интенсифицирует окисление ионов марганца до анионов различной валентности, что и способствует сорбции марганца на анионите.

Сорбция анионов марганца может быть использована для извлечения марганца из растворов, в том числе содержащих катионы металлов меди, никеля, кобальта и других, а также для очистки сточных вод от ионов марганца.

По сравнению с прототипом использование сорбции на анионите АМ-2б является эффективным способом извлечения марганца из водных растворов сульфата кобальта.

Формула изобретения

Способ извлечения ионов марганца из растворов солей кобальта, включающий сорбцию ионов марганца путем контакта раствора и сорбента и перемешивание, отличающийся тем, что перед сорбцией в исходный раствор вводят перекись водорода, и сорбцию ведут при 4≤рН≤6 на анионите марки АМ-2б в ОН-форме, содержащем обменные группы -СН₂-N(СН₃)₂, -СН₂-N(СН₃)₃.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2