Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами



Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами
Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами
Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами
Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами
Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами
Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами

 


Владельцы патента RU 2501868:

Воропанова Лидия Алексеевна (RU)

Изобретение относится к способу экстракции ионов свинца из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ включает контактирование экстрагента и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение органической и водной фаз. При этом контактирование экстрагента и водного раствора осуществляют с использованием в качестве экстрагента растительных масел. Процесс ведут при отношении водной (В) к органической (О) фазе В:О≤7, pH 9-13 и регулировании величины рН в течение не более 1,5 часов. Технический результат заключается в высокой степени эффективности извлечения свинца из водных растворов с одновременной экономичностью и безопасностью процесса. 6 ил., 2 табл., 5 пр.

 

Способ экстракции свинца из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известны способы переработки свинцовых руд гидрометаллургическими методами, используя осаждение цинка на более активном металле; используют также электролитический метод или ионообменные смолы [Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия, том 1 - М: Мир, 1971, с.430-431].

Недостатком способов является их сложность, небольшой масштаб переработки, в основном, промпродуктов.

Наиболее близким техническим решением является способ [Патент 2134728 РФ, 1999, С22В, 3/26] экстракции ионов свинца из водных растворов при pH 4-8 смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина в течение не более часа.

Недостатком способа является относительная дороговизна используемых экстрагентов.

Задачей изобретения является использование экономичного и эффективного способа для извлечения ионов свинца из водных растворов.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в экономичности и эффективности извлечения ионов свинца из водных растворов.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе экстракции свинца из водного раствора, включающем контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, экстракцию осуществляют из водного раствора растительными маслами при отношении водной (B) к органической (O) фазы B:O≤7, pH 9-11 и регулировании величины pH в течение не более 1,5 часов.

Сущность способа поясняется данными фиг.1-6, в которых указаны концентрация ионов свинца в исходных растворах, время экстракции при заданной величине pH, концентрация свинца и величина pH в осветленной водной фазе, коэффициент распределения, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций свинца в органической и водной фазах.

Перемешивание и поддержание заданного значения pH осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Заданное значение pH поддерживали в течение 1-3 ч, в дальнейшем величина pH изменялась незначительно. По достижении равновесия между органической и осветленной водной фазами органическую фазу отделяли от водной, в последней определяли величину pH и остаточную концентрацию цинка. Для поддержания заданного значения pH раствора в процессе экстракции в качестве нейтрализаторов использовали растворы щелочи NaOH и кислоты HNO3.

Используя значения концентраций свинца в водном растворе - исходном и после экстракции, рассчитывали коэффициент распределения цинка D между органической и водной фазами.

Примеры практического применения

Пример 1 (фиг.1)

На фиг.1 дана зависимость остаточной концентрации ионов свинца от величины pH раствора. Экстрагент - оливковое масло, С0=5,1 г/дм3, время экстракции не более часа, O:B=1:3, t=20°C. Экстракция осуществляется при pH 9-13. Лучшие результаты экстракции получены при pH 11, D=38,36. При pH 8 образуются осадки. При pH >11 на дне стакана образуется налет.

Пример 2 (фиг.2)

На фиг.2 дана зависимость остаточной концентрации ионов свинца от отношения B:O. Экстрагент - оливковое масло, С0=5,24 г/дм3, время экстракции - сутки, pH 11, t=20°C. Экстракция осуществляется при B:O≤7 (график 1). При B:O≤8 образуются осадки (график 2), при этом остаточная концентрация включала сумму концентраций ионов свинца в растворе и в осадке.

Пример 3 (фиг.3, табл.1)

На фиг.3 дана зависимость остаточной концентрации ионов свинца от времени и начальной концентрации С0, г/дм3: 3,4; 8,3; 11,6; 16,1. Экстрагент - оливковое масло, O:B=1:3, pH 11, t=20°C. Экстракция осуществляется за время не более 1,5 часа.

Данные табл.1 для различных исходных концентраций характеризуют зависимости С=f(τ), ln(C0/C)=f(τ), 1/C=f(τ), 1/C2=f(τ).

Таблица 1
Коэффициент корреляции для зависимостей С=f(τ), ln(C0/C)=f(τ), 1/С=f(τ), 1/C2=f(τ), полученных по данным фиг.3
C0, г/дм3 R2
С=f(τ) ln(C0/C)=f(τ) 1/C=f(τ) 1/C2=f(τ)
3,41 0,562 0,783 0,986 0,977
5,41 0,531 0,743 0,981 0,969
8,28 0,655 0,949 0,955 0,847
11,58 0,565 0,871 0,991 0,963
16,13 0,539 0,961 0,977 0,928

Из данных табл.1 следует, что функции 1/С=f(τ) линейны и имеют вид

где K - константа скорости процесса.

Уравнение (2) описывает второй порядок процесса.

По данным фиг.3 рассчитаны значения К в уравнении (1):

C0, г/дм3 3,41 5,41 8,28 11,58 16,13
K, дм3·г-1·мин-1 0,069 0,056 0,056 0,010 0,006

В интервале исходных концентраций С0=3,41-16,13 г/дм3 с увеличением концентрации скорость процесса убывает.

Пример 4 (фиг.4, фиг.5, табл.2)

На фиг.4 дана зависимость остаточной концентрации ионов свинца от времени экстракции и температуры t=15, 20, 35°C. Экстрагент - оливковое масло, C0=5,6-6,1 г/дм3, pH 11, O:B=1:3. Экстракция осуществляется за время не более 60 мин.

Данные табл.2 для различных температур характеризуют зависимости С=f(τ), ln(C0/C)=f(τ), 1/С=f(τ), 1/С2=f(τ).

Таблица 2
Коэффициент корреляции для зависимостей С=f(τ), ln(C0/C)=f(τ), 1/С=f(τ), 1/С2=f(τ), полученных по данным фиг.4
T, K R2
С=f(τ) ln(C0/C)=f(τ) 1/C=f(τ) 1/C2=f(τ)
288 0,646 0,924 0,973 0,868
293 0,599 0,889 0,983 0,879
308 0,564 0,852 0,988 0,888

По данным фиг.4 рассчитаны значения K в уравнении (1):

t, °C 15 20 35
K, дм3·моль-1·мин-1 9,19 12,14 14,79

В интервале температур t=15-35°C увеличением температуры скорость процесса увеличивается.

На фиг.5 по данным фиг.4 показана зависимость lnK=f(103/T) ионов свинца для температур t=15, 20, 35°C (Т=288, 293, 308°K). Экстрагент - оливковое масло, С0=6,12 г/дм3, pH 11, O:B=1:3.

По данным фиг.5 для уравнения Аррениуса вида

lnk=lnk0-E/RT,

где lnk0 - предэкспонента,

E - энергия активации процесса экстракции, Дж/моль,

R=8,314 Дж/(моль·градус) - универсальная газовая постоянная, рассчитана энергия активации, равная E=15,76 кДж/моль.

Исходя из кинетического анализа реакции, можно предположить, что второй порядок процесса и величина энергии активации Е=15,76 кДж/моль свидетельствуют о том, что, вероятно, процесс экстракции ионов свинца растительным маслом лежит в кинетической области и лимитируется образованием комплекса ионов цинка с составляющими экстрагента, который сольватируется в органическую фазу.

Пример 5 (фиг.6)

На фиг.6 дана зависимость коэффициента распределения D от вида растительного масла: 1 - абрикосовое, 2 - тыквенное, 3 - кедровое, 4 - соевое, 5 - виноградное, 5 - виноградное, 6 - кукурузное, 7 - грецкого ореха, 8 - подсолнечного, 9 - льняного, 10 - оливкового. Условия экстракции: O:B=1:3, pH 11, С0=5 г/дм3, t=20°C.

Высокие показатели экстракции получены для тыквенного, грецкого ореха и подсолнечного масла (D>20), остальные масла имеют более высокие показатели (D>40).

Комплекс ионов свинца в экстракте имеет желтый, а осадки гидроксидов - белый цвет.

Высокие показатели экстракции получены, вероятно, потому, что в составе растительных масел содержатся олеиновая кислота и другие компоненты, способные экстрагировать ионы тяжелых металлов. Растительные масла - это насыщенные и ненасыщенные (с одной, двумя и тремя двойными связями) одноосновные органические кислоты с неразветвленной углеродной цепью и четным числом углеродных атомов (преимущественно C16 и C18). Так, содержание олеиновой кислоты, % мас.: в подсолнечном масле 24-40, в кукурузном масле - 30-49, в оливковом масле - около 80, в соевом масле - 23-29.

Кроме того, в растительных маслах обнаружены в небольших количествах жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов (от C15 до C23).

Высокие показатели экстракции ионов цветных металлов растительными маслами свидетельствуют также о том, что в зоне влияния промышленных предприятий ионы цветных металлов могут накапливаться в растениях из почвы, особенно при сбросе неочищенных промышленных сточных вод. Это говорит о высокой экологической опасности для растений и животных ионов цветных металлов, попадающих в почву в результате деятельности промышленных предприятий.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ экономичен за счет использования недорогого и эффективного экстрагента.

Способ экстракции ионов свинца из водного раствора, включающий контактирование экстрагента и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение органической и водной фаз, отличающийся тем, что контактирование экстрагента и водного раствора осуществляют с использованием в качестве экстрагента растительных масел при отношении водной (В) к органической (О) фазе В:O≤7, pH 9-13 и регулировании величины pH в течение не более 1,5 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу экстракции цинка из водного раствора. Способ включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение органической и водной фаз.
Изобретение относится к способам извлечения ванадия из кислых растворов и может быть использовано для экстракционного извлечения ванадия из сернокислых, солянокислых и азотнокислых растворов, образующихся при переработке различных видов ванадийсодержащего сырья и при рафинировании солей ванадия.
Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения церия в стали и сплавах. .
Изобретение относится к составу и способу получения твердого экстрагента для извлечения скандия из сернокислых растворов. .

Изобретение относится к извлечению никеля экстракцией из водных кислых растворов в присутствии железа или цветных металлов. .

Изобретение относится к области химической технологии производства радиоизотопов медицинского назначения, а конкретно к составу жидкостной экстракционной системы, на основе фосфорилсодержащих подандов, в 1,1,7-тригидрододекафторгептаноле, которая может быть использована для селективного извлечения молибдена из мультикомпонентных азотнокислых растворов.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано в технологии получения редкоземельных металлов из низкоконцентрированного или вторичного сырья на стадии извлечения и разделения суммы лантаноидов.
Изобретение относится к гидрометаллургии благородных металлов. .

Изобретение относится к области переработки урансодержащего сырья и может быть использовано при гидрометаллургической переработке урановых руд. .

Изобретение относится к экстракции меди из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к способу получения наночастиц свинца. .

Изобретение относится к электролитическому способу получения металлического свинца из десульфированной свинцовой пасты, формирующей активную часть свинцового аккумулятора.

Изобретение относится к получению брикетов с использованием исходных материалов в виде железной руды или пыли, содержащих оксиды железа, и может быть применено в способе получения восстановленного металла и способе отделения и извлечения летучих металлов, таких как цинк и свинец.

Изобретение относится к способу переработки свинцово-цинковых руд с использованием флотации и гидрометаллургии. .

Изобретение относится к переработке шламов электрорафинирования меди, содержащих свинец, сурьму, золото, серебро и редкие халькогены, и может быть использовано для получения коллективных концентратов драгметаллов.

Изобретение относится к способу извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства. .

Изобретение относится к комплексу для извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства. .

Изобретение относится к способу получения металлического свинца. .
Изобретение относится к способу выщелачивания ценных минералов из проницаемого рудного тела или из твердых частиц, полученных из руды, содержащей компоненты карбоната металла и сульфида металла. Способ включает начальное выщелачивание карбонатов водным выщелачивателем, содержащим кислоту, выбранную для растворения карбонатов, но не сульфидов, при контролировании степени выщелачивания для исключения высвобождения газа СO2 в рудном теле. Затем ведут выщелачивание сульфидов водным выщелачивателем, содержащим соль многовалентного металла, способную к окислению сульфидов в растворимые продукты окисления. Далее осуществляют извлечение требуемых ценных металлов из отдельных продуктов выщелачивания. Техническим результатом является исключение блокировки недр канала потока, предотвращающей выщелачивание всех требуемых ценных металлов. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.
Наверх