Способ сорбции вольфрама (vi) из водных растворов

 

Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Задачей изобретения является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора. Это достигается тем, что сорбцию осуществляют на анионите марки АМ-2б, содержащем обменные группы –СН₂–N(СН₃)₂, –СН₂–N(СН₃)₃, при рН ≤ 7 и щелочной предварительной обработке сорбента, при рН ≤ 4 и рН > 5 и кислотной предварительной обработке сорбента, при рН ≥ 5 и водной предварительной обработке сорбента. Сорбция на анионите марки АМ-2б при оптимальных условиях является быстрым и эффективным способом извлечения ионов вольфрама (VI) из водных растворов. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известно применение ионообменных смол для переработки растворов вольфрамата натрия (Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. - М.: Металлургия, 1991, с.38-39). С этой целью применяют низкоосновные аниониты, содержащие аминные группы или амфолиты, содержащие карбоксильные и аминные группы.

Недостатком способов является длительность процесса сорбции.

Наиболее близким техническим решением является способ сорбции ионов вольфрама из водных растворов, включающий контакт раствора и анионита марки АМ-2б (VI Всесоюзное совещание по химии и технологии молибдена и вольфрама. Тезисы докладов. Академия наук СССР. Нальчик, 1988, с.170).

Недостатком способа является то, что сорбция исследовалась в зависимости от рН исходного раствора и не учитывалось изменение рН в процессе сорбции, что влияет на конечные результаты извлечения ионов вольфрама из раствора.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является эффективность процесса сорбции вольфрама (VI) из водного раствора.

Этот технический результат достигается тем, что в способе сорбции вольфрама (VI) из водного растворов, включающем контакт раствора и анионита марки АМ-2б, перед сорбцией проводят предварительную щелочную, кислотную или водную обработку анионита и сорбцию ведут при поддержании заданного значения рН раствора на анионите, содержащем обменные группы -СН₂-Н(СН₃)₂, -СН₂-Н(СН₃)₃, после щелочной предварительной обработки анионита сорбцию ведут при рН≤7, после кислотной предварительной обработки анионита сорбцию ведут при рН≤4 и рН>5, после водной предварительной обработки анионита сорбцию ведут при рН≥5.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1-4 даны зависимости сорбционной обменной емкости (СОЕ) сорбента, в мг W(VI) на 1 г сорбента, от величины рН раствора, времени сорбции (сутки) и способа предварительной обработки сорбента.

Примеры конкретного выполнения способа.

Сорбцию W(VI) осуществляли из 200 см³ исходного раствора Na₂WO₄·H₂O, масса сорбента 2 г. Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворах NaOH, Н₂SO₄ или в дистиллированной воде.

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

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 нейтрализаторов использовали растворы NaOH и НСl. Заданное значение рН поддерживали в течение 5 ч от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменилась незначительно, поэтому коррекцию величины рН осуществляли один раз в сутки.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

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

Пример 1 (фиг.1).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворе NaOH.

На фиг.1 даны результаты сорбции из водного раствора с концентрацией 3000 мг W(VII)/дм³ за время 3 суток. Сорбция осуществляется при рН<7. Лучшие результаты получены при рН 1-2 за время 3 суток, СОЕ=262 мг/г.

Пример 2 (фиг.2).

Сорбент предварительно в течение суток выдерживали в 0,1 н. растворе НСl.

На фиг.2 даны результаты сорбции из водного раствора с концентрацией 3000 мг W(VII)/дм³ за время 5 суток. Сорбция осущестляется при рН≤4 и рН>5. При рН 4-5 сорбция достигает максимальных показателей за более длительное время (больше 5 суток). Лучшие результаты получены при рН 6,5-8 за время меньше 2 суток, СОЕ=281 мг/г, за время меньше 3 суток, СОЕ=291 мг/г.

Пример 3 (фиг.3-4).

Сорбент предварительно 9 течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

На фиг.3 даны результаты сорбции из водного раствора с концентрацией 3000 мг W(VII)/дм³ за время 3 суток. Сорбция осущестляется при рН≥5. Лучшие результаты получены при рН 8-9 за время 0,04 суток (1 час), СОЕ=280 мг/г, при рН 8 за время сутки СОЕ=296 мг/г.

На фиг.4 даны результаты сорбции W(VI) при рН 6,2-6,8 в зависимости от концентрации исходного раствора (2,5-9,1 г/дм³ W(VI)) и времени сорбции. Лучшие результаты получены за время больше двух суток;

СОЕ=470 мг/г при С_исх=9,1 г/дм³ W(VI) и времени сорбции 2 суток.

Из данных фиг.1-4 следует, что при комнатной температуре результаты сорбции зависят от предварительной обработки сорбента, концентрации исходного раствора, величины рН раствора в процессе сорбции и времени сорбции.

Полимеризованные процессы, протекающие в слабокислых растворах, повышают сорбционную обменную емкость макропористого сорбента, но снижают скорость сорбции, так как полимеризационные превращения осуществляются во времени.

По сравнению с прототипом сорбция на анионите марки АМ-2б при оптимальных условиях является быстрым и эффективным способом извлечения ионов вольфрама (VI) из водных растворов.

Формула изобретения

1. Способ сорбции ионов вольфрама из водных растворов, включающий контакт раствора и анионита марки АМ-2б, отличающийся тем, что перед сорбцией проводят предварительную щелочную, кислотную или водную обработку анионита, и сорбцию ведут при поддержании заданного значения рН раствора на анионите, содержащем обменные группы

–СН₂–N(CH₃)₂;

–СН₂–N(CH₃)₃.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после щелочной предварительной обработки анионита сорбцию ведут при рН ≤ 7.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после кислотной предварительной обработки анионита сорбцию ведут при рН ≤ 4 и рН > 5.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после водной предварительной обработки анионита сорбцию ведут при рН ≥ 5.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4