Способ извлечения палладия (ii) из отработанных катализаторов
Владельцы патента RU 2339712:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет " (RU)
Изобретение относится к гидрометаллургии и аналитической химии, в частности к способу извлечения палладия (II) из отработанных катализаторов. Техническим результатом изобретения является извлечение палладия дешевыми углеродными сорбентами из хлоридных растворов, полученных после переработки отработанных катализаторов, экспрессность способа, а также легкость утилизации сорбентов сжиганием. Способ включает кислотное выщелачивание палладия из отработанных катализаторов и сорбцию палладия из хлоридного раствора. При этом кислотное выщелачивание ведут «царской водкой», полученный раствор упаривают, сухой остаток растворяют в соляной кислоте. Из полученного хлоридного раствора осуществляют сорбцию палладия на углеродном сорбенте при рН 1,5. 3 табл.
Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к методам разделения и концентрирования.
Известны способы извлечения палладия из азотнокислых растворов сорбентами различных классов [Милютин В.В., Пескишев С.Б., Гелис В.М.//Радиохимия. 1994, Т.36, С.25], а также сорбция палладия на различных полимерных материалах, предварительно модифицированных реагентом [А.Н.Туранов// Журнал прикладной химии. 1990, № 11] и ионный обмен палладия на ионитах в растворах после гидрохлорирования палладийсодержащих отработанных катализаторов [Кононова О.Н., Холмогоров А.Г., Ильичев С.Н.//Журнал прикладной химии. № 11, 1991, С.23-65].
Имеющие, однако, ряд недостатков, невысокую обменную емкость используемых сорбентов, необходимость их предварительной модификации, дороговизна и необходимость последующей регенерации сорбентов.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ извлечения палладия ионитами - винилпиридинового ряда из хлоридных растворов, полученных после переработки отработанных катализаторов [Kholmogorov A.G., Kononova O.N., Mikhlina E.V. // Hydrometallurgy. 1997. V.48].
Недостатком является относительная дороговизна ионообменных смол и необходимость последующей их регенерации.
Техническим результатом изобретения является удешевление способа извлечения палладия (II) из хлоридных растворов, экспрессность и упрощение процесса утилизации сорбентов.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения палладия (II) из отработанных катализаторов, включающем предварительное кислотное выщелачивание палладия из отработанных катализаторов и сорбцию палладия из хлоридного раствора, новым является то, что кислотное выщелачивание ведут «царской водкой», полученный раствор упаривают, сухой остаток растворяют в соляной кислоте и из полученного хлоридного раствора осуществляют сорбцию палладия на углеродном сорбенте при рН 1,5.
Сначала проводят растворение катализатора в «царской водке», затем упариванием раствора с добавлением соляной кислоты избавляются от окислов азота, доводят рН до 1,5 единиц и осуществляют сорбцию палладия (II) на углях.
Заявляемый способ отличается от прототипа рядом существенных признаков:
во-первых, в качестве реального раствора используют солянокислый раствор, полученный выщелачиванием отработанного палладийсодержащего катализатора марки «КПГ (восстановленный)»;
во-вторых, в качестве сорбентов используют угли марок БАУ-Х, ЛКАУ-4, ЛКАУ-7, проявляющих, как показал эксперимент, высокую обменную емкость и селективность при извлечении палладия из модельных растворов;
в-третьих, метод является достаточно недорогим и экспрессным и,
в-четвертых, в дальнейшем существует возможность легкой регенерации сжиганием.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Заявляемый способ осуществляется следующим образом.
Перед работой все сорбенты были подготовлены согласно общепринятым методикам и дополнительно обработаны 0.01 М раствором ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) с целью удаления зольных компонентов. Исходный модельный раствор палладия с концентрацией 1 г/л готовили растворением навески металлического палладия (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Растворы готовили по аналогичной методике путем растворения навески (0.2 г) катализатора марки «КПГ (восстановленный)». Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Сорбцию палладия изучали в статических условиях при соотношении твердой и жидкой фаз 1:100. Время установления равновесия - 24 ч. Концентрацию палладия в исходном и равновесных растворах определяли фотометрическим методом с нитрозо-R-солью [Гинзбург, С.И. Аналитическая химия платиновых металлов / С.И.Гинзбург, И.В.Прокофьева, Н.А.Езерская. - М.: Наука, 1972. - 571 с.].
Пример 1. Для приготовления раствора палладия (II) растворяли навеску катализатора марки «КПГ (восстановленный)» (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты упариванием раствора и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Навеску сорбента БАУ-Х 0.2 г помещали в рабочий раствор палладия с концентрацией 1.5-15.0 мг/л и рН ˜1.5 на 24 ч, после чего определяли содержание палладия фотометрическим методом с нитрозо-R-солью.
Пример 2. Для приготовления раствора палладия (II) растворяли навеску катализатора марки «КПГ (восстановленный)» (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты упариванием раствора и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Навеску сорбента ЛКАУ-4 0,2 г помещали в рабочий раствор палладия с концентрацией 1.5-15.0 мг/л и рН ˜1.5 на 24 ч, после чего определяли содержание палладия фотометрическим методом с нитрозо-R-солью.
Пример 3. Для приготовления раствора палладия (II) растворяли навеску катализатора марки «КПГ (восстановленный)» (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты упариванием раствора и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Навеску сорбента ЛКАУ-7 0.2 г помещали в рабочий раствор палладия с концентрацией 1.5-15.0 мг/л и рН ˜1.5 на 24 ч, после чего определяли содержание палладия фотометрическим методом с нитрозо-R-солью.
Характеристики предлагаемого способа представлены в табл.1, 2, 3.
| Таблица 1 Характеристика углеродных сорбентов | ||||
| Марка сорбента | Основа для синтеза | Удельная поверхность, м2/г | Суммарный объем пор, см3/г | Сорбционная емкость по хлорид-иону, ммоль/г |
| БАУ-Х | Древесный уголь | 760 | 0.70 | 7.5 |
| ЛКАУ-4 | Антрацит | 820 | 0.86 | 4.5 |
| ЛКАУ-7 | Антрацит | 680 | 0.65 | 2.1 |
| Таблица 2 Сравнительная характеристика предлагаемого способа и известного | ||||||
| Параметр | Предлагаемый способ | Известный способ | ||||
| Тип сорбента | БАУ-Х | ЛКАУ-4 | ЛКАУ-7 | АН-251М | ВП-14К | АНКФ-5 |
| Обменная емкость | 7,5 | 4,5 | 2,1 | 5,3 | 8,2 | 6,3 |
| Концентрация растворов | 1.5-15.0 мг/л | 0.05-5 мг/л | ||||
| Тип растворов | хлоридные | |||||
| рН˜1.5 | 0,5-2,0 М HCl | |||||
| Другие параметры | Дешевизна углеродных сорбентов, легкость их утилизации и регенерации | Дороговизна ионообменных смол, необходимость дополнительной регенерации | ||||
| Условия процесса | Процесс проходит при комнатной температуре | Необходима повышенная температура (˜80°С) |
| Таблица 3 Сравнительные характеристики сорбционного извлечения палладия (II) из модельных (1) и реальных (2) солянокислых растворов с концентрацией по палладию 10 мг/л углеродными сорбентами | ||||
| Марка сорбента | Раствор 1 | Раствор 2 | ||
| R, % | lg D | R, % | lg D | |
| БАУ-Х | 97.1 | 2.6 | 67.8 | 2.4 |
| ЛКАУ-4 | 95.1 | 2.5 | 65.7 | 2.2 |
| ЛКАУ-7 | 91.4 | 1.9 | - | - |
| Примечание: D- коэффициент распределения (D=АЕ/Ср), где АЕ - это адсорбционная емкость углеродных сорбентов моль/г, Ср - равновесная концентрация контактирующего раствора. |
Использование заявляемого изобретения открывает возможность количественного извлечения палладия (II) из хлоридных растворов переработки отработанных палладийсодержащих катализаторов. Кроме того, технология извлечения достаточно экспрессна и экологически безопасна, т.к. утилизируют сорбенты сжиганием.
Способ извлечения палладия (II) из отработанных катализаторов, включающий кислотное выщелачивание палладия из отработанных катализаторов и сорбцию палладия из хлоридного раствора, отличающийся тем, что кислотное выщелачивание ведут «царской водкой», полученный раствор упаривают, сухой остаток растворяют в соляной кислоте и из полученного хлоридного раствора осуществляют сорбцию палладия на углеродном сорбенте при рН 1,5.
