Способ получения сорбента для извлечения селена, теллура



Владельцы патента RU 2660148:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение относится к получению сорбентов для извлечения токсичных компонентов из водных сред, а именно к способу получения сорбента для извлечения селена, теллура. Способ включает в себя сорбцию на гранулированном макропористом анионите сульфид-ионов с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом. В процесс конденсации сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом вводят морфолин в мольном отношении к формальдегиду не менее 1:10. Техническим результатом является получение сорбента, способного к извлечению селена и теллура из водных сред. 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к получению сорбентов для извлечения токсичных компонентов из водных сред, а именно к способу получения сорбента для извлечения селена, теллура.

Селен и теллур относятся к токсичным элементам, опасным для окружающей среды и непосредственно для здоровья человека. Выбросы легколетучих соединений элементов этой группы в атмосферу и стоки недопустимы.

Известен метод извлечения селена и теллура из растворов с помощью элементной серы /1. ГОСТ СССР 12645.11-86. Метод определения селена./ /2. ГОСТ СССР 12645.12-86. Метод определения теллура/. В указанных источниках описано извлечение селена и теллура соосаждением с элементной серой. Недостатком этого метода является невозможность совместного осаждения селена и теллура, так как извлечение каждого из этих элементов требует создания индивидуальных условий.

Известен метод извлечения селена и теллура сорбционным концентрированием на органическом сорбенте - полимерном тиоэфире /3. И.Н. Назаренко, О.М. Петрухин, Ю.А. Золотов и др. // Сорбционное концентрирование селена и теллура полимерным тиоэфиром. Применение метода к анализу руд. ЖАХ, т. VIII, вып. 6, С. 1059, 1987/. Метод позволяет одновременно и количественно извлекать селен и теллур для анализа. Главное достоинство метода - селективное извлечение селена и теллура при определенных условиях кислотности среды и температуры.

Недостатком метода является невозможность применения сорбента в динамических условиях процесса, т.к. полимерный тиоэфир - порошок, не поддающийся гранулированию обычными способами. Еще одним недостатком является необходимость проведения сорбции селена и теллура на полимерном тиоэфире при повышенных температурах, что влечет за собой опасность потери селена и теллура за счет летучести их соединений.

Возможность низкотемпературной сорбции селена, теллура представлена на сорбенте аминотиоэфирного типа, т.е. на полимерном тиоэфире, включающем в свой состав атомы азота /4. М.С Доронина, О.А. Ширяева, Д.Г. Филатова, А.М. Петров, О.А. Дальнова, В.Б. Барановская, Ю.А. Карпов. Сорбционно-атомно-эмиссионное определение As, Bi, Sb, Se и Те в возвратном металлсодержащем сырье // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013, т. 79, №11, стр. 3-7./ Показано, что все указанные элементы могут быть извлечены для анализа одновременно сорбентами аминотиоэфирного типа на основе этилендиамина, диэтилентриамина и триэтилентетрамина.

Недостатком указанного метода является применимость его только в статических условиях процесса, т.к. сорбенты - порошки, не поддающиеся гранулированию, что исключает возможность их применения в динамических схемах. Также к недостаткам относится неселективность сорбентов на основе этилендиамина, диэтилентриамина и триэтилентетрамина в отношении селена и теллура.

Известен способ нанесения аминотиоэфирньгх полимеров на гранулы ионообменных сорбентов - синтез по способу «змея в клетке» /5. Пат. РФ 2579133, 2016/, /6. Пат. РФ №2605255, 2016/. Указанный способ позволяет совместить свойства аминотиоэфирных сорбентов с гранулированной формой, позволяющей вести процессы сорбции в динамике. В зависимости от радикала при атоме азота в исходном аминосоединении получают сорбенты, различающиеся по селективности, т.е. при использовании разных исходных аминосоединений для модификации ионита, можно получить разные сорбенты, селективные в отношении различных элементов или групп элементов. Использование в качестве сырьевой компоненты аминоуксусной кислоты дает сорбент, способный к комплексообразованию с редкоземельными металлами /5/; использование в качестве сырья тиомочевины приводит к получению сорбента, эффективного для извлечения рутения /6/.

Задачей заявленного изобретения является получение сорбента, эффективного при извлечении селена и теллура из водных сред при динамических условиях проведения процессов.

Техническим решением данной задачи является модифицирование ионита фрагментами полимерного аминотиоэфира.

Техническим результатом является получение сорбента типа «змея в клетке», способного к извлечению селена и теллура из водных сред.

Технический результат достигается тем, что в способе получения сорбента, включающем сорбцию на гранулированном макропористом анионите сульфид-ионов, с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом, согласно изобретению для извлечения селена и теллура в процесс конденсации сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом вводят морфолин и конденсацию проводят при комнатной температуре.

Сущность изобретения заключается в модифицировании гранулированной ионообменной смолы, не являющейся сорбентом селена и теллура, продуктами реакции тиометилирования аминов, причем в качестве аминосоединения выбран морфолин.

Способ получения сорбента заключается в сорбции на гранулированном макропористом анионите сульфид-ионов, источником которых являются водорастворимые сульфиды и гидросульфиды щелочных металлов или газообразный сероводород, с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом и морфолином внутри пор анионита для образования нековалентно закрепленного на ионообменной матрице активного по отношению к извлекаемым элементам сорбирующего центра. Таким образом, на атомах азота полимерной матрицы «нарастают» активные сорбционные центры, образованные реакцией конденсации формальдегида, морфолина и сорбированного на матричном полимере сульфид-иона.

В качестве анионита используют гранулированные макропористые аниониты полимеризационного или поликонденсационного типа как сильноосновные, так и слабоосновные, т.е. содержащие как группы четвертичного аммониевого основания, так и/или первичные и вторичные аминогруппы, например АВ-17-10п (сильноосновный анионит полимеризационного типа); АН-221 (слабоосновный анионит полимеризационного типа); ЭДЭ-10-п (поликонденсационный эпоксиполиаминовый анионит, содержащий слабоосновные аминогруппы и до 10% сильноосновных групп) и другие.

Новым является введение в состав сорбента дополнительного модифицирующего компонента - морфолина, который, взаимодействуя с формальдегидом и сорбированным на анионите сульфидом, образует в структуре анионита олигомерные цепочки тиоэфирного строения с концевыми морфолиновыми группами, благодаря чему сорбент приобретает способность к сорбции селена и теллура.

Полученные модифицированные полимеры способны сорбировать извлекаемые элементы из водных растворов при динамической технологической схеме сорбции, т.к. сорбционно-активные по селену и теллуру комплексообразующие центры, представленные аминометилентиоэфирами, находятся в порах предназначенного для динамических процессов гранулированного анионита.

Синтезированные сорбенты были испытаны на сорбцию селена, теллура. Степень извлечения указанных элементов составила 84-86%.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Через 100 г сильноосновного анионита АВ-17-10п пропускали 100 мл 0,1 N водного раствора сульфида натрия для сорбции сульфид-ионов, анионит промывали водой и переносили в колбу, в которую добавляли 22 мл (0, 3 М) формальдегида в виде 37%-ного водного раствора, затем 2,37 г (0,03 М) морфолина и выдерживали при нагревании на кипящей водяной бане в течение 2 ч. Готовый продукт отфильтровывали и промывали водой на фильтре.

Пример 2.

В колонку, заполненную полученным по примеру 1 сорбентом в количестве 100 г, пропускали со скоростью 2 мл/мин 100 мл раствора, содержащего по 20 мг/л селена, теллура в 0,1 N соляной кислоте. В фильтрате, выходящем из колонки, определяли содержание селена, теллура и по разности вычисляли количество данных элементов, поглощенное сорбентом, и степень извлечения элементов из раствора. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 3.

Через 100 г сильноосновного анионита АВ-17-10п пропускали 100 мл 0,1 N водного раствора сульфида натрия для сорбции сульфид-ионов, анионит промывали водой и переносили в колбу, в которую добавляли 22 мл (0, 3 М) формальдегида в виде 37%-ного водного раствора, затем 1,58 г (0,02 М) морфолина и выдерживали при нагревании на кипящей водяной бане в течение 2 ч. Готовый продукт отфильтровывали, промывали водой на фильтре.

Пример 4.

В колонку, заполненную полученным по примеру 3 сорбентом в количестве 100 г, пропускали со скоростью 2 мл/мин 100 мл раствора, содержащего по 20 мг/л селена, теллура в 0,1 N соляной кислоте. В фильтрате, выходящем из колонки, определяли содержание извлекаемых элементов и по разности вычисляли количество элементов, поглощенных сорбентом, и степень извлечения элементов из раствора. Результаты приведены в таблице 1.

Пример 5.

Через 100 г сильноосновного анионита АВ-17-10п пропускали 100 мл 0,1 N водного раствора сульфида натрия для сорбции сульфид-ионов, анионит промывали водой и переносили в колбу, в которую добавляли 22 мл (0, 3 М) формальдегида в виде 37%-ного водного раствора, затем 3,16 г (0,04 М) морфолина и выдерживали при нагревании на кипящей водяной бане в течение 2 ч. Готовый продукт отфильтровывали, промывали водой.

Пример 6.

В колонку, заполненную полученным по примеру 5 сорбентом в количестве 100 г, пропускали со скоростью 2 мл/мин 100 мл раствора, содержащего по 20 мг/л селена, теллура в 0,1 N соляной кислоте. В фильтрате, выходящем из колонки, определяли содержание извлекаемых элементов и по разности вычисляли количество элементов, поглощенных сорбентом, и степень извлечения элементов из раствора. Результаты приведены в таблице 1.

Способ получения сорбента для извлечения селена и теллура, включающий сорбцию сульфид-ионов на гранулированном макропористом анионите, с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом, отличающийся тем, что в процесс конденсации сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом вводят морфолин в мольном отношении к формальдегиду не менее 1:10.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения, а именно – к технологии получения тонких фоточувствительных пленок селенида свинца, широко используемых в изделиях оптоэлектроники в ИК-диапазоне 1-5 мкм, лазерной и сенсорной технике.

Изобретение относится к области нанотехнологии, а именно нанотехнологии интерактивного взаимодействия, датчиков или приведения в действие, например квантовых точек в качестве биомаркеров.

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Для получения наноразмерных и наноструктурированных материалов на основе слоистых трихалькогенидов переходных металлов общей формулы MQ3, где M=Ti, Zr, Hf, Nb, Та; Q=S, Se, Те, в качестве исходного материала используют порошкообразные трихалькогениды, которые диспергируют в наноразмерные частицы посредством ультразвуковой обработки в органическом растворителе.

Изобретение относится к области биотехнологии, биохимии и медицины. Предложен способ иммобилизации химотрипсина на наночастицах селена или серебра.

Изобретение относится к радио- и микроэлектронике, а именно к резистивному материалу, содержащему халькогениды серебра, мышьяка и германия. При этом материал дополнительно содержит селенид меди согласно эмпирической формуле: (Ag2Se)x·(Cu2Se)(1-x)·(As2Se3)·(GeSe)2, где 0,6≤х≤0,95.
Изобретение относится к способу стабилизации наночастиц биогенных элементов ферментами. Способ включает в себя проведение синтеза наночастиц посредством окислительно-восстановительной реакции с введением стабилизатора-фермента, образующихся наночастиц непосредственно в реакцию.

Изобретение относится к новым магнитным, теллурсодержащим халькогенидам марганца MnSe1-xTex, обладающим гигантским магнитосопротивлением (т.е. .

Изобретение относится к неорганической химии и касается разработки способа переработки отходов селенида цинка, образующихся при изготовлении материалов в полупроводниковой технике.
Изобретение относится к способам получения наночастиц веществ с заданными свойствами, в частности к получению полупроводниковых наночастиц теллурида кадмия метастабильной гексагональной фазы (вюртцита).
Изобретение относится к области получения магнитовосприимчивых сорбентов, применяемых при очистке жидких и газовых сред. Предложен способ получения адсорбента, который включает смешение углеродсодержащего компонента, выбранного из гидролизного лигнина или опилок, с железосодержащим компонентом с последующим пиролизом смеси при выдержке в атмосфере выделяющихся парогазов.

Изобретение относится к области получения высокотемпературных сорбентов диоксида углерода. Согласно способу активную фазу в виде цирконата или силиката лития формируют на поверхности носителя, представляющего собой карбид металла.

Изобретение относится к гибридным войлокам, которые изготовлены из образованных электропрядением нановолокон, с высокой проницаемостью и высокой емкостью. Предложен полученный электропрядением гибридный нановолоконный войлок, включающий композитное нановолокно, представляющее собой смесь дериватизированной наноцеллюлозы и первго полимера на нецеллюлозной основе, и однокомпонентное нановолокно, представляющее собой второй полимер на нецеллюлозной основе, причем первый и второй полимеры на нецеллюлозной основе могут быть дифференцированно удалены из нановолоконного войлока.

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод от соединений тяжелых металлов. Предложен способ получения сорбента для извлечения тяжелых металлов из растворов, основанный на поликонденсации анионов S22+, которые генерируют путем растворения серы в смеси гидразингидрат моноэтаноламин при их мольном соотношении 10:1 и при температуре 60-65°C.

Изобретение относится к способам извлечения ионов тяжелых металлов сорбцией. Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов заключается в пропускании раствора через неподвижный слой набухшего гранулированного адсорбента, полученного из целлюлозосодержащего материала (ЦСМ), выбранного из древесных опилок или короткого льняного волокна фракции 0,5-1 мм.

Изобретение относится к получению гранулированных неорганических сорбентов. Для получения сорбента в виде порошка LiCl·2Al(OH)3·mH2O (ДГАЛ-Cl) используют литийсодержащий раствор хлорида алюминия.

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода. Гидроксид циркония смешивают с полимерным связующим и подвергают формованию экструзией.

Изобретение относится к очистке сточных вод от ионов никеля и сопутствующих металлов, образующихся в технологическом цикле предприятий цветной металлургии. Сорбент получают на основе отходов горнодобывающих производств - хвостов обогащения медно-никелевых руд, отобранных из хвостохранилища обогатительной фабрики, которые более чем на 60% состоят из серпентина Mg3[Si2O5](OH)4.

Изобретение относится к комплексу оборудования, предназначенного для получения сорбционных материалов для обработки и очистки жидких сред, зараженных токсичными и радиоактивными веществами, преимущественно для извлечения долгоживущих радионуклидов цезия и стронция из высокосолевых растворов, в частности из жидких радиоактивных отходов.

Изобретение относится к области сорбционной газоочистки. Раскрыты сорбенты с высокими рабочими характеристиками в отношении выщелачиваемости водой, особенно при использовании в качестве сорбентов в полусухих (CDS), с высокой влажностью (SDA) и полностью мокрых газоочистителях SO2.

Изобретение относится к сорбционной очистке сточных вод от соединений тяжелых металлов. Предложен способ получения сорбента для извлечения тяжелых металлов из растворов, основанный на поликонденсации анионов S22+, которые генерируют путем растворения серы в смеси гидразингидрат моноэтаноламин при их мольном соотношении 10:1 и при температуре 60-65°C.

Изобретение относится к получению сорбентов для извлечения токсичных компонентов из водных сред, а именно к способу получения сорбента для извлечения селена, теллура. Способ включает в себя сорбцию на гранулированном макропористом анионите сульфид-ионов с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом. В процесс конденсации сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом вводят морфолин в мольном отношении к формальдегиду не менее 1:10. Техническим результатом является получение сорбента, способного к извлечению селена и теллура из водных сред. 1 табл., 6 пр.

Наверх