Способ электродиализного синтеза концентрированных растворов рениевой кислоты


 


Владельцы патента RU 2421403:

Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (RU)

Изобретение относится к методам синтеза концентрированных растворов рениевой кислоты. Способ электродиализного синтеза концентрированных растворов рениевой кислоты заключается в том, что в качестве материала анода используют отходы металлического рения. Изобретение позволяет отказаться от использования дорогостоящих платиновых материалов в качестве анода и при этом получать более концентрированные растворы рениевой кислоты. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к методам синтеза концентрированных растворов рениевой кислоты (HReO4), являющейся перспективным прекурсором, альтернативным перренату аммония (NH4ReO4), обычно применяемым для производства металлического рения и изделий из него.

По сравнению с NH4ReO4 рениевая кислота характеризуется практически неограниченной растворимостью в водных растворах (до 1000 г/л), что позволяет повысить прямой выход в товарную продукцию и улучшить условия пропитки рениевых катализаторов.

Известны различные методы синтеза рениевой кислоты. Так, например, описан экстракционный процесс получения рениевой кислоты [Synthesis of HReO4 using solvent extraction / Hydrometallurgy, 2009, 95, p.325-332, аналог]. Согласно данному методу ионы Re (VII) экстрагируют из сернокислых сред, содержащих 25 г/л Re, трибутилфосфатом (ТБФ) в керосине. Из органической фазы затем реэкстрагируют Re (VII) водой при 80°С.

Недостатком процесса является относительно невысокая степень обогащения раствора по рению. Так, получаемый реэкстракт на конечном этапе содержал всего ~70 г/л Re. Поэтому для дальнейшего концентрирования этого раствора требуются дополнительные операции, например упаривание при пониженном парциальном давлении для уменьшения потерь рения с газовым потоком [Synthesis of perrhenic acid using ion exchange method / Hydrometallurgy, 2007, 89, p.289-296].

Отмеченных недостатков лишен электродиализный процесс, позволяющий осуществлять прямую конверсию различных солей рения (KReO4, NH4ReO4 и других) в рениевую кислоту [Электродиализный синтез концентрированных растворов рениевой кислоты. В сб. «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы». М., МИСИС, 2009, с.230-231, прототип]. Описанный метод позволяет получать достаточно чистую продукцию, содержащую более 100 г/л HReO4, с минимальными потерями рения на переделе.

Недостатком описанного метода является необходимость использования в качестве материалов анода платины или других изделий, покрытых платиной (платинированных). Это связано с повышением текущих затрат на передел и необходимостью регулярных ремонтов при работе с платинированными электродами.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в замене платиновых анодов на другой альтернативный материал, в качестве которого предлагается использовать непосредственно отходы из металлического рения, т.е. осуществлять электродиализ с одновременным анодным растворением.

Техническим результатом является повышение концентрации раствора рениевой кислоты, отказ от использования платины в качестве анода и возможность получения более концентрированных растворов рениевой кислоты.

Технический результат достигается тем, что в способе электродиализного синтеза концентрированных растворов рениевой кислоты, согласно изобретению в качестве материала анода используются отходы металлического рения. Дополнительный эффект, достигаемый данным техническим решением, заключается в том, что в результате анодного растворения в сопоставимых условиях получаются более концентрированные растворы рениевой кислоты (~ на 25-30%).

Как видно из табл.1, вышеописанный технологический прием обеспечивает возможность замены платиновых анодов на рениевые с получением более богатых по рению растворов.

Таблица 1
Сопоставление различных режимов электродиализного синтеза рениевой кислоты
Режим электродиализа Стандартный электродиализный процесс Совмещенный процесс электродиализа с анодным окислением
1. Сила тока, А (максимальная) 1,35-1,65 1,76-1,81
2. Продолжительность, час 10-12 10-11
3. Температура раствора в средней камере, °С 30-50 30-50
4. Концентрация HReO4 в анолите, г/л 148,0 184,6
5. Материал анода платина рений

Аппаратурно процесс осуществляется в 3-камерном электродиализаторе (см. чертеж), выполненным, например, из органического стекла, разделительные мембраны марок МА-41 (анионитовая) и МК-40Л (катионитовая). На чертеже изображено: 1 - анодная камера, 2 - средняя камера, 3 - катодная камера, А - анионитовая мембрана, К - катионитовая мембрана.

В начале передела электродиализа для обеспечения необходимой электропроводности системы в анодную камеру добавляли рениевую кислоту из расчета - 10 г/л, а в катодную камеру - 0,1 М раствор КОН. В среднюю камеру в процессе электродиализа постоянно порционно загружали кристаллы KReO4.

Режим электродиализного передела следующий: температура в анодной камере 22-25°С, температура в катодной и средней камерах 30-50°С, сила тока до 2 А и выше, напряжение 35-80 В.

Убыль массы рениевого анода в данном режиме составила 12,5 г за 10,16 часов накопительного электродиализа. Всего за время электродиализа в данных условиях в анодную камеру перешло 13,44 г Re, в том числе 20,92 г Re за счет электродиализа из средней камеры (~65,5%) и 12,52 г Re за счет растворения рениевого анода (34,5%).

Пример 1.

Электродиализную конверсию перрената калия (KReO4) в рениевую кислоту (HReO4) осуществляли в 3-камерном аппарате, выполненном из органического стекла. Камеры разделялись мембранами марок МА-41 (анионитовая) и МК-40Л (катионитовая). Материал анода - платина, катода - нержавеющая сталь. Исходный перренат калия предварительно перекристаллизовывали по стандартной методике. Содержание примесей в исходной соли по данным спектрального анализа составляло (в %): Si<0,01; Na, Mg, Ni, Mn, Al и Cu<0,001.

В начальном периоде накопительного электродиализа для обеспечения необходимой электропроводности системы в анодную камеру добавляли раствор рениевой кислоты (~10 г/л), а в катодную камеру - 0,1 М раствор КОН. В среднюю камеру порционно загружали навеску KReO4. Контроль процесса осуществляли кондуктометрически, атомно-абсорбционной спектроскопией и титрованием.

Режим электродиализа: сила тока (максимальная) 1,65 А, температура в средней камере 35-40°С, продолжительность 12 часов. В результате электродиализной конверсии в данном режиме был получен раствор, содержащий ~100 г/л Re (до 140 г/л HReO4).

Пример 2.

Аналогичен примеру 1, но в качестве анода использовали отходы металлического рения (площадь поверхности 5,6 см2, исходная масса анода 64,2 г).

Режим электродиализа: сила тока 1,8 А (максимальная), температура в средней камере ~40°С, продолжительность 10,2 час. В результате электродиализной конверсии был получен раствор, содержащий 137 г/л Re (184,8 г/л HReO4). В том числе за счет непосредственно электродиализа ~70% и до 30% за счет электрохимического растворения анода (убыль массы Re-анода в данных условиях составила 12,5 г).

Таким образом, приведенные примеры показывают возможность отказа от использования в качестве анодов дорогостоящих платиновых электродов и их замены на отходы металлического рения с получением при этом в сопоставимых условиях более богатых растворов рениевой кислоты.

Способ электродиализного синтеза концентрированных растворов рениевой кислоты, отличающийся тем, что в качестве материала анода используют отходы металлического рения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экстракционным методам извлечения анионов металлокислот из водных растворов и может быть использовано для выделения ионов рения(VII) из кислых сред.

Изобретение относится к области медицины и фармацевтики и касается применения гексаядерного кластерного комплекса рения состава K4[Re6S8(CN)6 ] на основе радиоактивных изотопов в качестве противоопухолевого средства в радиотерапии и/или фотодинамической терапии.
Изобретение относится к технологии извлечения рения, особенно к способу извлечения рения при адсорбции на сильноосновных ионообменниках. .

Изобретение относится к гидрометаллургии редких и рассеянных элементов и может быть использовано для извлечения и концентрирования рения и разделения рения и молибдена при переработке различных молибденсодержащих промпродуктов.
Изобретение относится к гидрометаллургии осмия и рения, в частности к методам утилизации осмий-ренийсодержащей серной кислоты, образующейся в системе мокрой газоочистки медных и никелевых производств, и может быть использовано для извлечения и концентрирования осмия и рения из промывной серной кислоты.
Изобретение относится к химии оксоалкоксокомплексов металлов, перспективных в качестве исходных соединений для получения оксидных и металлических материалов. .
Изобретение относится к способам выделения и очистки рения. .
Изобретение относится к области переработки отработанных платинорениевых катализаторов на Al2O3-основе. .

Изобретение относится к гидрометаллургии рения, в частности к способам извлечения рения из молибденсодержащих растворов, например из промывной серной кислоты систем мокрого пылеулавливания молибденового производства и из других технологических растворов

Изобретение относится к синтезу летучих фторидов элементов IV-VIII групп Периодической системы, являющихся сырьем для получения нанодисперсных материалов
Изобретение относится к области извлечения редких элементов из горных пород, в частности из пород и руд черносланцевых формаций и продуктов их переработки, и может быть использовано в области прикладной геохимии, при поиске месторождений полезных ископаемых, в частности для извлечения рения
Изобретение относится к области металлургии редких и благородных металлов, в частности к переработке отработанных платинорениевых катализаторов, и может быть использовано в технологии получения соединений рения при извлечении рения из катализаторов на носителях из оксида алюминия

Изобретение относится к способу получения чистого перрената аммония, а также к высокочистому перренату аммония. Способ получения чистого перрената аммония путем электролиза включает получение водной суспензии, содержащей технический перренат аммония, добавление азотной кислоты, введение полученной суспензии в катодное пространство электролитической ячейки, приложение напряжения, катодное восстановление азотной кислоты до азотистой кислоты, взаимодействие азотистой кислоты с аммониевыми ионами перрената аммония с образованием водной рениевой кислоты, удаление ионов калия из водной рениевой кислоты и отделение чистого перрената аммония от рениевой кислоты добавлением аммиака. Перренат аммония представляет собой кристаллический агломерат с размером больше 10 мкм, содержащий менее 5 ч/млн калия. Также предложено применение перрената аммония в качестве предшествующего вещества для получения рениевых соединений и/или металлического рения для применения в суперсплавах или для нанесения покрытий на рентгеновские вращающиеся аноды. Изобретение обеспечивает эффективный и экологичный способ получения чистого перрената аммония. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 6 пр.

Группа изобретений относится к области медицины, в частности к рентгенологии, и может быть использовано в качестве рентгеноконтрастного средства при рентгенологических исследованиях различных органов. Описано рентгеноконтрастное вещество на основе гексаядерных кластерных комплексов рения выраженных формулами: [{Re6Q8}L1 nL2 mX6-n-m]q и [{Re6Q8}L1 nL2 mY6-n-m]q, содержащих октаэдрическое кластерное ядро {Re6Q8}, в котором Q - это S или Se; где L1 и L2 обозначают пиридинсодержащие лиганды, которые связаны с кластерным ядром посредством Re-N связи, где Х обозначает остатки органических и неорганических одноосновных кислот и Y обозначает остатки органических и неорганических двухосновных кислот. Технический результат заключается в снижении токсичности рентгеноконтрастного вещества и, как следствие, в уменьшении вероятности возникновения контраст индуцирующей нефропатии. Уникальной особенностью изобретения является электронейтральность и наличие биологически безопасного лигандного окружения с гидрофильными неионогенными функциональными группами, что обеспечивает изоосмолярность физиологическим жидкостям. Достигается возможность снижения вводимых доз препарата. 2 н.п. ф-лы, 4 пр.
Наверх