Способ извлечения веществ

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,0 1.77 (21) 244145 1/29-26 (5! )М. Кл.

С 02 С 500 с присоединением заявки,%

Вауддрстеенный комитет

СССР (23) Приоритет пе делам изобретений и открытий (.5З) УЛ 66.06I. .5 (088.8) Опубликовано 25. 12.79. Бюллетень J% 47

Дата опубликования описания 28.12.79 (72) Авторы изобретения

И. А. Шевчук, В. К, Кульбачко и А. И. Палий

Донецкий государственный университет (7)) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к области кон- центрирования и извлечения веществ из растворов и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, в первую очередь, в цветной и черной ме5 таллургии, в химической и атомной промьтшленности, энергетике, при обессоли- : вании морских вод и промстоков. Известны способы экстракции веществ из водных растворов, заключающиеся в переносе растворенного или диспергированного ве- . щества из водной фазы в другую, не смешивающуюся с ней жидкую фазу - экстра-: гент при их взаимном соприкосновении; например, способы экстракции элементов из водных растворов (1).

Известны способы теплопередачи при непосредственном контакте двух несмеши- ваемых сред, например- при встречном ударе двух потоков, непосредственно перемешивание сред, диспергирование одной среды в другой 323 . Этот способ предусматривает помимо теплообмена также и массообмен путем абсорбции. Все эти способы теплопередачи, термического обессоливания, опреснения, дистилляцииг выпаривания основаны на одном приеме, а именно - непосредственном контакте раствора с теплоносителем.

Однако известные способы не обеспечивают извлечение веществ из растворов при теплопередаче. Наиболее близким к описываемому изобретению,. по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения веществ иэ растворов при контакте раствора с гидрофобным теплоносителем путем выпаривания исходной воды с объеме или поверхности нагретого теплоносителя $3j. Од йако известный способ не позволяет извлекать вещества из растворов в процес сах теплопередачи (термического обессоливания иэ перегретых водных растворов и т.д.), что значительно усложняет извлечение веществ при контакте раствора с теплоносителем. Целью изобретения является упрощение процесса за счет од704905 повременного извлечения веществ при теплопередаче.

Поставленная цель достигается опи« сываемым способом извлечения веществ из растворов, состоящим в контактировании раствора с теплоносителем в присутствии экстрагента с последующим выделением акстрагируемых веществ.

Отличительным признаком способа является осуществление контактирования 10 раствора с теплоносителем в присутствии экстрагента с последующим выделением акстрагйруемых веществ. и. предложенному способу в теплоноситель вводят термически устойчивый экстрагент.

Ниже приводятся примеры осуществления;

" бранного способа.

Х. Экстракция веществ в процессах

:термического обессоливания и выпаривани я воды.

Пример 1. Извлечение урана.

Зкстракция урана проведена в установке термического опреснения воды. Способ

: термоопреснения заключается в следующем. Нагретый теплоноситель (80"-С) по-. дают в испаритель, представляющин собой камеру, в нижней части которой расположена греощая поверхность, а в верхней части — конденсатор для конденсации па- : ров воды и их отвбда. Геплоносйтель рао-: пределяют равномерным слоем на поверхности нагрева и обеспечивает его проте-, кание с заданной скоростью. На поверх35 ность нагретого до 110 С теплоносйтеля о подают исходную воду (рН 5-6), содержащую растворенные соли, в том числе, соли уранила. Концентрация урана составлюта от 0,025 до 0,15 г/л. В качестве

40 теплоносителя применен экстрагент:

0,10-0,15 М раствор стеариламина в-трихлордифениле. В результате соприкосновения водной фазы с экстрагентом, уран экстрагируется в органическую фазу. Во45 да, нагреваясь на поверхности экстрагента, испаряется, пары конденсируются в, конденсаторе и конденсат отводится. В результате выпариваиия во7Ьт . водный

50 раствор насьпцается солями, которые затем выпадают в экстрагент и уносятся . HM в сопеотделитель, например; центрифугу. Экстрагент отделяют от солей и вновь подают в испаритель. Таким обра55 зом, le lUI акстрагента замкнутый. Процесс проводят до насыптения экстрагента ураном и затем отводят на реэкстракцию. .При! конценгрировайии исходной воды в 4 ива раза фактор извлечения урана составляет 90%.

При содержании стеарилаМина в трихлоб дифениле О, 10-0, 15 М, концентрация урана при насыщенйи органической фазы составляет 3,0-4,5 г/л. При содержании урана в исходной воде 0,025 г/л. количество циклов использования экстрагента без реэкстракции составляет 130-200, при концентрации 0,25 .г/л — соответственно 13-20 циклов.

Количество извлечения урана из органической фазы проводят двукратной реэк- стракцией нагретым до 100 С 2 М раствором карбоната натрия в воде. Соотношение фаз при реэкстракции органической к водной составляет 2:1.

Пример 2. Извлечение меди.

Экстракция меди проведена в установке, описанной в примере 1. В качестве экстрагента использован 10% раствор пентадекановой кислоты в пентахлордифениле с дифенильной смесью 1:1. Дифенильная смесь состоит из 26,5% дифенила и 73,5% дифенилового эфира. Процесс выпаривания и экстракции проведен при температуре акстрагента 150ОC. Исходная вода содержит соли кальция (0,4 г/л), магния (0,20 г/л) и меди (0,2 г/л) рН вод- ной фазы 5,4-5,6. Фактор извлечения меди составляет 92% при двукратном

- упаривании" воды. Кальций и магний в данных условиях не мешают экстракции меди.

При содержании пентадекановой кислоты об. 10% в теплоносителях: а) пентахлордифенил + дифенильная смесь 1: 1 б) совол + дифенильная смесь 1:1 в) дифенильная смесь концентрация меди при насьпцении органической фазы составляет 2, 8 г/л.

При содержании меди в исходной воде

0,2 г/л, количество циклов составляет

14-15, при соотношении фаз вода: теплоноситель" = 1:2 (по примеру 4)-соответственно 28:30 циклов.

Количественное извлечение меди из органйческой фазы проводят двукратной реакстракцией нагретым до 100 С водным раствором (1:1) серной кислоты.

Соотношение фаэ при реэкстракции органической к водной,со<. тавляет 2: 1.

Пример 3. Извлечение феназина.

Экстракция феназина проведена в установке выпаривания воды из перегретой смеси исходного раствора с гидрофобным теплоносителем путем сбрасывания дав704905 ления. В качестве теплоносителя использован экстрагент — дифенильная смесь.

Исходную воду, содержащую феназин (0,05 г/л), смешивают на входе в испарительную камеру с нагретым до 240 С экстрагентом в смесителе эжекторного типа. Соотношение экстрагент — воЖ составляет 10:1. В испарительной каме- ре вода мгновенно испаряется с поверх» ности и объема экстрагента. Пары воды

1( отводят, конденсируют и направляют в при:емник конденсатора. Экстрагент из испарительной камеры поступает в емкость, где нагревается до 240 С., откуда его насоо сом подают вновь через смеситель в ис15 парительную камеру. 11икл экстрагента замкнутый. Фактор извлечения феназина составляет 100% при полном выпаривайии воды. гс

Концентрация феназина при насьпцеййи органической фазы составляет 40 г/л

При содержании фенаэина в исходной воде

0,05 г/л с соотношением фаз органической в водной 10: 1, количество циклов использования экстрагента беэ реэкстракции составляет 8000 циклов.

Количественное извлечение феназина иэ органической фазы проходят трехкратной реэкстракцией нагретым до 100 С водным раствором серной кислоты 1:1.

Соотношение фаз при реэкстракции органической к водной составляет 2: 1. . Экстракция веществ в процессе теплопередачи.

Пример 4. Извлечение меди. В контактный теплообменник, представляющий собой емкость с мешалкой, подают исходную воду с температурой 15ОС и содержанием меди 0,3 г/л. Сюда же подают 4р нагретый до 180 С гидрофобный теплоо носитель: смесь СОВОЛа (фракция тет ра-, пента-, гекса-хлордифенилов) с ди-. фенильной смесью 1:1, содержащий до

10% экстракционного реагента — пента- 45 декановой кислоты. Соотношение вода: теплоноситель" составляет 1:2. В контактном теплообменнике потоки воды и теплоносителя смешиваются,и образую . щаяся смесь с температурой 100 С поступает в среднюю часть колонны-сепаратора. Колонна-сепаратор представляет соббйемкость, снабженную отводом горячей воды и снизу отводом экстрагента-теплоносителя. Так как теплоноситель имеет плотность1200 кг/м и устойчивых эмульсий не образует, происходит быстрое разделение фаз. Сверху колонны-сепараторе атводится горячая вода t =100--С, а снизу — теплоноситель, который поступает в сборник, где его нагревают и вновь подают в контактный теплообменник.

Фактор извлечения меди составляет не

1 менее 90%. Реэкстракцию. меди проводили аналогично примеру 2.

11 . Экстракция веществ из перегретых растворов.

Способ осуществляют под давлением, предотвращающим вскипание воды, используя термически устойчивые экстрагенты, например, на основе высокотемпературных органических теплоносителей.

Пример 5. Извлечение меди. В реактор, представляющий собой толстостенный ILHлиндрический сосуд вместимостью 200 мл, выполненный из нержавеющей стали с гер- . метично завинчивающейся крышкой и снабженный снизу выпускным краном, помещают 50 мл исходной воды, содержащей

0,2 г/л меди. Добавляют 50 мл 10% раствора пентадекановой кислоты в дифенильной смеси. Завинчивают крышку и на-. гревают до 150 С. Давление в реакторе, о предотвращающее вскипание воды при нагревании водного раотвора свыше 100 С, Q в данном случае создавалось парами воды, испарившимися иэ раствора и создавшими равновесное давление в герметично закрытом реакторе. Затем в течении 30с встряхивали и осторожно определяли органическую фазу. Фактор извлечения меди составил 95%.

Реэкстракцию меди проводили так, как указано в примере 2.

При соответствующем подборе экстрагентов и условий экстракции данный способ позволяет извлекать из водного рис 1 . твора органические и неорганические вещества. как растворенные в воде, так и нерастворенные, находящиеся в виде дисперсной фазы, которая растворима в органической фазе.

Использование предлагаемого способа обработки растворов обеспечивает одновременное извлечение веществ при обработке растворов, а также" извлечение из перегретых водных растворов.

Ф ормула изобретения

Способ извлечения веществ иэ растворов при контакте раствора с теплоносителем, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса путем, Ъ одновременного извлечения веществ при

70 ! теплопередаче, контактирование раствора с теплоносителем осуществляют в присутствии экстрагента с последующим выделением экстрагируемых веществ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4905

1. Авторское свидетельство СССР № 371170, кл. С 01 G 1/00, 1975.

2. Патент Франции № 1605132, кл. F - 28 С 3/00!, 1971.

3. Патент Франции № 2091483, кл. B 01 Э 1/00, 1976.

Составитель P. Чайковская Редактор р, ) айтовская . ТехредЛ. Алферова Корректор И. Михеева

Заказ 7954/25 Тираж 1035 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4