Экстракция ионов цинка (ii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение может быть использовано в металлургии и при очистке промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. Экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl. Трибутилфосфат вводят порционно при температуре 20°C. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения цинка из водных растворов, сократить расход экстрагента. 2 ил., 6 табл., 3 пр.

 

Способ экстракции цинка 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.

Известен способ извлечения ионов цинка(II) гидролитическим осаждением из водных растворов [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. - М., Металлургия, 1993, с. 303-307].

Недостатком способа является то, что осадки гидроксосолей цинка(II) гидрофильны и плохо фильтруются.

Наиболее близким техническим решением является способ экстракции, наряду с другими металлами, ионов цинка из солянокислых водных растворов трибутилфосфатом (ТБФ) при переработке природного и техногенного сырья [Резник И.Д., Соболь С.И., Худяков В.М. Кобальт, том 2, М., Машиностроение, 1995. С. 91-93].

Недостатком способа является то, что отсутствуют данные о влиянии на экстракцию ионов цинка исходной концентрации цинка в водном растворе, температуры, концентрации соляной кислоты и поваренной соли, соотношения органической O и водной B фаз O:B.

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

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

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ), включающем контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl порционным введением ТБФ при температуре t=20°C.

Сущность способа поясняется данными табл. 1-6 и фиг. 1-2, в которых указаны концентрация цинка в исходных растворах, время экстракции, концентрация цинка в осветленной водной фазе и экстракте, коэффициент распределения D, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций цинка в органической и водной фазах, извлечением ε, % масс. от исходного.

Экстракцию осуществляли из растворов объемом Vраст=0,1 дм3 с концентрациями поваренной соли CNaCl=240 г/дм3 и соляной кислоты CHCl=2 и 3 н., температурами 20 и 60°C и различном соотношении объемов органической O и водной B фаз O:B. Исходные растворы готовили растворением в дистиллированной воде хлорида цинка. В качестве экстрагента использовали трибутиловый эфир фосфорной кислоты (C4H9O)3PO (х.ч.). Экстракцию проводили при постоянном перемешивании. Реэкстракцию осуществляли промывкой дистиллированной водой.

Примеры практического применения

Пример 1 (табл. 1-2)

В табл. 1 даны результаты экстракции при использовании ТБФ объемом VТБФ=0,04 дм3 при t=20°C, CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3, O:B = 2:5, время экстракции 10 мин.

В табл. 2 даны результаты экстракции при порционном, постадийном использовании ТБФ при t=20°C, CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3. Экстракцию осуществляли в 5 стадий, на каждой стадии использовали ТБФ объемом VТБФ=0,02 дм3, O:B=1:5, суммарное использование объема ТБФ составило VТБФ=0,1 дм, ∑O:B = 1:1, время экстракции на каждой стадии 5 или 10 мин. Извлечение цинка при большем времени экстракции на каждой стадии немного возрастает.

Сравнение экстракций в 1 стадию в течение 10 мин с использованием 0,04 дм (табл. 1) и в 2 стадии (табл. 2) по 5 мин (в сумме 10 мин) и по 10 мин (в сумме 20 мин) с использованием ТБФ VТБФ=0,04 дм3 позволяет сделать следующие выводы:

1. Порционное введение экстрагента по 5 мин увеличивает извлечение цинка с 44,85 до 47,28% масс., а по 10 мин до 48,20% масс. соответственно, молярное соотношение в экстракте ТБФ:Zn = 6:1.

2. Увеличение времени экстракции на каждой стадии от 5 до 10 мин повышает извлечение цинка с 47,28 до 48,20% масс.

Пример 2 (табл. 3-4)

В табл. 3-4 даны результаты порционного введения экстрагента при t=20 и 60°C и времени экстракции на каждой стадии 10 мин из растворов с концентрацией CHCl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Cисх, г/дм3 = 31,40 Zn (табл. 3) и из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Cисх, г/дм3 = 30,50 Zn (табл. 4), на каждой стадии O:B = 1:5, всего ∑O:B = 1:1.

Из данных табл. 3-4 можно сделать следующие выводы:

1. Худшие результаты извлечения получены из растворов с концентрацией CHCl=2 н., 240 г/дм3 NaCl и температуре t=60°C, лучшие - из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=20°C.

2. Извлечение цинка 85,73% осуществляется из растворов с концентрацией CHCl=2 н.., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=20°C с исходной концентрацией 31,40 г/дм3 Zn на пятой стадии: ∑O:B = 1:1, ТБФ:Zn = 6:1.

3. Извлечение цинка 90,92% осуществляется из растворов с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl и температуре t=20°C с исходной концентрацией 30,50 г/дм3 Zn на пятой стадии: ∑O:B = 1:1, ТБФ:Zn = 6:1.

4. Расчеты показывают, что извлечение цинка 96,96% может быть получено из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=20°C с исходной концентрацией 30,50 г/дм3 Zn на шестой стадии: ∑O:B = 1,2:1.

5. Кинетический порядок реакции равен единице, а энергия активации E=14-16 кДж/моль.

Пример 3 (табл. 5-6)

В табл. 5-6 даны результаты разовой экстракции при t=20 и 60°C из растворов с концентрацией CHCl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и Cисх, г/дм3 = 31,40 Zn (табл. 5) и из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и Cисх, г/дм3 = 30,50 Zn (табл. 6), O:B = 1:1.

Из данных табл. 5-6 можно сделать следующие выводы:

1. При разовом введении экстрагента экстракция завершается за 10 мин.

2. Худшие результаты извлечения получены из растворов с концентрацией CHCl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=60°C, лучшие - из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=20°C.

3. Извлечение цинка 74,36% осуществляется из растворов с концентрацией CHCl=2 н., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=20°C с исходной концентрацией 31,40 г/дм3 Zn за 50 мин и O:B = 1:1, ТБФ:Zn = 10:1.

4. Извлечение цинка 78,66% осуществляется из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и температуре t=20°C с исходной концентрацией 30,50 г/дм3 Zn за 50 мин и O:B = 1:1, ТБФ:Zn = 10:1.

Пример 4 (фиг. 1)

На фиг. 1 по данным табл. 3-6 показано сравнение результатов экстракции при разовом и порционном введении экстрагента для растворов с концентрациями Cисх=30,5-31,4 Zn, CHCl=2-3 н., CNaCl=240 г/дм3 и температурами 20 и 60°C:

а - зависимость остаточной концентрации от этапов экстракции,

б - зависимость извлечения от этапов экстракции.

Каждый этап осуществляется в течение 10 мин.

Из данных фиг. 1 можно сделать следующие выводы:

1. Порционное введение экстрагента повышает извлечение цинка в 1,15-1,24 раза.

2. Порционное введение экстрагента сокращает расход экстрагента: для получения одинакового результата экстракции при порционном введении экстрагента за время 40 мин требуется O:B = 4:5, а при разовом введении экстрагента за время 10 мин O:B = 1:1.

При регенерации каждой порции экстрагента можно сократить расход экстрагента в 5 раз.

3. Лучшие результаты экстракции получены при порционном введении экстрагента из растворов с концентрацией CHCl=3 н., CNaCl=240 г/дм3 и температурой t=20°C.

На фиг. 2 дана принципиальная технологическая схема извлечения ионов цинка из водных растворов их солей.

Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ), включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 г/дм3 NaCl порционным введением ТБФ при температуре t=20°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу извлечения молибдена, присутствующего в водных кислотных растворах. Способ включает экстракцию молибдена растворителями молибдена из водного кислотного раствора посредством приведения его в контакт с раствором органической фазы, содержащим фосфиновую кислоту.

Изобретение относится к способу извлечения и восстановления ванадия из руд. Способ включает стадию (i) кислотного выщелачивания руды, содержащей ванадий, титан и железо, с экстракцией ванадия и железа в раствор.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к аффинажному производству металлов платиновой группы (МПГ). Способ заключается в переводе хлоридных комплексов иридия (III) в хорошо экстрагируемое трибутилфосфатом комплексное соединение иридия (IV) путем смешивания хлоридного раствора МПГ с раствором хлорноватистой кислоты в трибутилфосфате при температуре 5-50°С.

Изобретение относится к экстракционной очистке нитратных растворов, содержащих редкоземельные металлы (РЗМ), от примесей, в частности от Fe, Al, Ca, Mg и радиоактивных примесей, в том числе от тория.

Изобретение относится к способу переработки кремнийсодержащего химического концентрата природного урана с повышенным содержанием кремния. Способ включает выщелачивание концентрата водным раствором азотной кислоты при повышенной температуре с получением пульпы, состоящей из твердой и водной фаз, отделение фильтрацией водной фазы в виде азотнокислого раствора нитрата уранила от твердой фазы, экстракционный аффинаж урана с применением трибутилфосфата в углеводородном разбавителе.

Изобретение относится к переработке урансодержащего сырья, а именно к способу подготовки сырья к экстракционной переработке. Способ включает выщелачивание урана азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка.

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора.
Изобретение относится к технологии редких металлов, в частности к гидрометаллургии циркония и гафния. Способ разделения циркония и гафния включает получение гидроксидов циркония и гафния при температуре, не превышающей 30-35°С, обезвоживание полученных гидроксидов циркония и гафния, растворение их в азотной кислоте и последующее извлечение циркония экстракцией трибутилфосфатом из полученного раствора в противотоке, причем из ячейки в середине каскада выводят водную фазу, добавляют в нее азотную кислоту и полученный раствор вводят в следующую ступень по движению водной фазы.
Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), включающей выщелачивание (растворение) концентрата и экстракцию урана с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе.
Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ) и может быть использовано в технологии переработки ХКПУ с повышенным содержанием кремния.

Изобретение относится к технологии получения карбоксилатов цинка и может быть использовано в различных областях химической практики, при проведении научных исследований и в аналитическом контроле.

Изобретение относится к новым солям цинка или меди (II) общей формулы, приведенной ниже, в которой М - Zn или Cu, R1 - Н или СН3, R2 - С2-С25алкил, либо группа R2-CO-O- означает кротонат, сорбат, линолеат, за исключением следующих соединений: CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-C2H5, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-C2H5, СН2=СН-СОО-Cu-O-СО-С2Н5, СН2=С(СН3)-СОО-Zn-O-СО-(СН2)4-СН3, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-(CH2)4-CH3, СН2=СН-СОО-Zn-O-СО-(СН2)6-СН3, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-(CH2)6-CH3, СН2=СН-СОО-Cu-O-СО-(СН2)6-СН3, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-(CH2)14-CH3, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-(CH2)16-CH3, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-iso-C17H35, CH2=CH-COO-Zn-O-CO-iso-C17H35, CH2=C(CH3)-COO-Zn-O-CO-(CH2)17-CH3.

Изобретение относится к применяемой в качестве биоцида соли цинка или меди общей формулы (II), в которой М - Zn или Cu, R1 выбран из группы, включающей водород и метил, R2 - замещенный С1-С5 алкил, m=0-5, n=0-2, m+n=1-5.

Изобретение относится к повышающим теплопроводность или электропроводность частицам оксида цинка. Частицы представлены следующей формулой (1): ZnMn+ xO1+nx/2 · aH2O (1) где Mn+ означает трехвалентный или четырехвалентный металл, x и a удовлетворяют соотношению 0,002<x<0,05 и 0≤a<0,5, соответственно, n означает валентность металла.

Изобретение может быть использовано в производстве поливинилхлоридных смол (ПВХ) при переработке пластических масс, в производстве искусственных кож и линолеума, витаминных таблеток, лекарственных препаратов, в парфюмерно-косметической промышленности.

Изобретение относится к технологии получения основных углекислых солей цинка, которые могут быть использованы в качестве сырья и промежуточных продуктов в фармацевтике, микроэлектронике, химической, шинной, лакокрасочной и нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к технологии получения твердых растворов со структурой шпинели на основе ферритов и хромитов переходных элементов и может найти применение в химической промышленности в процессах органического синтеза для производства бутадиена и углеводородов из синтез-газа в качестве катализатора.
Изобретение относится к технологии получения солей карбоновых кислот, в частности уксусной, и касается разработки способа получения высокочистого безводного ацетата цинка.

Изобретение относится к химической технологии. .
Изобретение относится к области химии платиновых металлов, в частности синтезу соединений палладия, а именно синтезу гетероядерных ацетатов палладия с цветными металлами.

Изобретение относится к области процессов разделения веществ методами жидкостной экстракции и хроматографии и может быть использовано в гидрометаллургии, а также в химической, микробиологической, фармацевтической и других отраслях промышленности для извлечения, разделения, очистки и концентрирования веществ.

Изобретение может быть использовано в металлургии и при очистке промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. Экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией 3 н. HCl, 240 гдм3 NaCl. Трибутилфосфат вводят порционно при температуре 20°C. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения цинка из водных растворов, сократить расход экстрагента. 2 ил., 6 табл., 3 пр.

Наверх