Способ извлечения веществ из водных растворов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<»>865820 (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 170180 (21) 2873169/23-26 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет 2010.78

Опубликовано 2 309.81,Бюллетень "@

Дата опубликования описания 2309,81 (5!)М. Кл.

С 02 F 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (5Ç) УДК б б 3 . б 3 ..06(088.8) (72) Авторы изобретения

Н.В. Черский и В.П. Царев

Институт физико-технологических проблем Севера --"--- "-..

Якутского филиала Сибирского отделения AH СССР (? 1) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗВЛЕЧКНИЯ f3ED|HCTB ИЗ ВОДНЫХ

PACTBCPOB

Изобретение относится к физической химии растворов и может найти грименекие для определения соленых вод, очистки сточных вод, извлечения солей и тяжелой воды иэ растворов .

Известен способ опреснения вод (извлечения пресной воды) иэ растворов солей при использовании процесса гидратообраэования f1 ).

1 )

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату «вляется способ, включающий перевод части опрескяемоzo раствора в гидраты, разделение жидкой к твердой фаэ и отмывку гидра- 15 тов путем приведения их в контакт с пресной водой, разделение фаэ и разложение гидратов 2 ).

Недостатками известного способа являются низкая производительность вследствие длительного контактировакия в реакторе в течение 5-15 мин твердой (гидрата ) и равновесной жидкой фазы при образовании гидратов

«1 стадия), а также малая эффективность извлечения других „кроме пресной воды, компонентов раствора, например дейтерия. Так для интервала щемени коктакткиоваккя 5-20 мин ко- ЗО эффициент разделения дейтерия мало отличается от 1.

Цель изобретения — повышение эффи-.ивности процесса извлечения из исходного раствора растворенных веществ за счет повышения коэффициентов разделения.

Поставленная цель достигается тем, ч-о согласно способу извлечения веществ иэ водных растворов, включающему приведение в контакт раствора с гидратообразователем, разделение твердой и жидкой фаз, сокращение твердого ост ат ка, конт актиров ание с г идратс.образов ателем производят при соотнс.пении скорости подачи исходного. раствора и объема жидкой фазы в реакторе, равном 1: (10-бО), а контактировакие исходного раствора с гидратами - при соотношении этих параметров, равном 1 е (б00-S500) .

Способ осуществляют следующим образом., Исходный раствор подают в реактор и непрерывно перемешивают с гидратообразователем (приводят в контакт с гидратообразователем ), находящимся в реакторе при температурах, достаточных для гидратообразования. Одновременно с подачей из реактора проиэво865820 дят отбор жидкой фазы. Причем скорость подачи и отбора жидкой фазы ус-! т анавл ив ают один аков ой . В проце ссе выполнения этих операцкй в реакторе происходит образование и накопление твердой фазы — гидратов. Затем cKQ рость подачи исходного раствора уменьшают. Это позволяет увеличить время контактирования исходного раствора с гидратами. Цикл заканчива— ется разделением жидкок к твердой фаз и отбором той из них, которая содержит нужный продукт. Эти фазы могут быть запущены в повторный цикл переработки; жидкая — по рассмотренной схеме, а твердая — путем сокращения ост ат к а.

Пример 1. Выделение солей и дейтерия из морской воды.

В камеру, содеpæàøó:ñ гкдратообразон атель (фреон — 12, проп ан-бутан, природный газ кли их смеси), через 20 вентиль подают исходный раствор и мешалкой перемешивают раствор и гид— ратообразователь. Одновременно каме— ру термостатируют к устанавливают такую температуру, чтобы происходило образование гкдратов. Одновременно с подачей исходного раствора жидкую фазу отбирают. Твердая фаза задержива— ется фильтром. После заполнения 50;объема камеры гидратами подачу кс:.: дногс ..::: = :î. > ирекрашают к отбк— рают нсю жид .cc -:. (разделяют твердую к ж. :дкую фа-,,,, В результате этого н

KB. ере остается " слькс вердая фаза.

"=r:o.1 опepаiьчàv. з =-.канчивают I цикл .

3 тем в камеру, содержащую гидра— ты,. -".дают и хсдный раствор с мень— а ей скорост ". >. чем прк рс алк3 ации 1 цикла. После пропус канин О, 1 — 2,0 обье >ioB Hc>ioднсгo p BcT >>op ci 0T объема гкдратов по..:ачу исходногп раствора 4О заканчиваю-. к .з камеры удаляют Bci0 жкдкую фазу (1: B.ýäåëÿþò т вердую и >кидкую фазы) .

Резул:та >:. экс:..риментов по выделению солеи ; дейтерия из растворов приведены г-. табл. 1, Как видно к:абл. 1 характер рас— предэленкя дейтеркя к солей между фа— зами (тьердой к жидкой) при пронеде— ник 1 цккла контактиронания с гидра- О тообразсватслем и Ll цикла контак— тиро=-ания гидратамк) различается.

Оледова. е.—.ьно, за счет проведения

> двух циклон npoксходкт увеличение эффективности проце сса при реализации предлагаемого способа. Ограничение соотношений скорости подачи раствора и объема жидкой фазы в $ цикле велкчи— намк 5: 50=- l:10 обусловлено тем, что увеличе ":- скорости подачи раствора технкческ: "рудно достижимо из-за АО низкой прон.- .цаемости гидратов, определяющих корость отвода жидкой фазы, равной скорости подачи раство— ра, из реактора. Величина 0,08:50=

=l:60 нзята потому, что при дальней- 65 шем понижении величины эффективность проце сса падает (коз ффкцие нты разде— ления приближаются к 1).

Во Й цикле ограничение соотношений скорости подачи раствора и объема жидкой фазы, равное 0,08:50=1:600, 1обусловлено тем, что увеличение скорости приводит к снижению эффектив— ности процесса, а прк 0,09:50=1:5500 снижение скорости не приводит к уве— личенкю коэФФицкента разделения.

Результаты сравнения эффективнос— ти разделения при реализации предла— гаемого и известного способов приве— дены в табл, 2.

Таким образом при реализации пред— лагаемого способа ксэффкцкент разделения 11ДО и Н О, а также солей и H О значительно более высокий, чем в из— вестнсм.

Прк использовании способа — реа— лизации Т цккла — контакткрование ис— хсдного раствора с гидратообразона— телямк при соотношении скорости по— дачи раствора и объема жидкой фазы, равном 1:(10 — 60), происходит извлечение из раствора и концентрирование солей уранила при PH = 7,3.

Зависимость эффективности извлече— ния солей уранила из морской воды от PH раствора представлена в табл. 3.

Преимущества и экономическая эффектквнссть предлагаемого способа по сравнению с известным заключается и том, что на первой стадии процесса прк времени контакта до 1 мин получают более высокий эффект фракциониро-вания дейтерия между жидкой к твердо фазами. Коэффициент извлечения равен

0,03-0,05 по сравнению с 0,0004-0,002 при реализации известного способа.

Кроме того, на первой стадии процесса производится извлечение солей урана и других металлов н твердой фазе, что позволяет увеличить эффективность разделения солей при осуществлении f3l стадии процесса. Так, при осуществле— нии изнестного способа содержание солей в жидкой фазе составляет 37—

38 г/л, а при осуществлении операции

II стадии предлагаемого изобретения—

40-44 г/л .

Экономический эффект использованияя предлагаемого способа обусловлен снижением затрат энергии вследствие более высокой эффективности процессов разделения.

Так как выход конечного продукта прямо пропорционален коэффициенту извлечения, а последний определяется величиной суммар;-;ого для двух стадий коэффициента разделения, тогда по дейтерию в предлагаемом способе коэффициент извлечения 0,05-0,15, а в известном — 0,01-0,03, т.е. затраты энергии в предлагаемом способе в 5 раз ниже, чем в известном.

86 5820

Проведение процесса при PH = 7-9 позволяет производить извлечение солей урана из раствора.

Таблица 1

Содержание солей, г/л

Коэффициент разделения

НДО и Е О

Скорость подачи раст вора, см Э/c

Количество

Гидратообразователь в гидрате в жидкой фазе

38

0,925

О, 930

О, 950

0,970

1i000

1,003

1,003

Фреон-12 20

Природный 80

50

34,5

35

35 газ

33,8

0,8

37,6

0,08

0,009

О, 006

50

39,0

39,0

31,0

31,0

34,5

35,5

О, 946

О, 970

1,000

1,002

1,007

1,007

Пропан-бут ан природный

36,0

20

32,5

37,0

0,8

32,0

50 газ

0,08

0,009

0,006

50

37,2

31,8

31,8

37,2

36,2

37,2

0,900

1,036

Фреон-12

38,0

32,0

0,08

0,009

"0,006

38,8

38,8

1,058

1,060

31,8

31,8

50

Таблица 2

Предлагаемый способ известный способ

Гидратообразователь

Коэффициенты раз— деления

НДО и Н20

Концентрация соли в жидкой фазе, г/л

Фреон-12 — природный газ

1,05-1,06 43-44

О, 990-1,000 38, О

Пропан-бутан-природный газ

1,05

40-41

40-42

0,990-1,002 37,0

1,030 38 G

1,15

Фреон-12

По выходу воды, обогащенной солями, снижение энергетических з атрат сост авляет 10%.

Объем жидкой фазы в реакто ре, см

Коэффици- Концентрациенты раз- ция соли деления в жидкой

НДО и Н О фазе, г/л

865820

Т а б л и ц а 3

Отн ошен ие ко †центраций ур,<нила в тверд и

С и жидкой С к фаэ ах (C тв/C ) РН раствора

Концентрация

Ио (Но. ) в исходном растворе, г/л

Гидратообраз ователь

Пропан-бутан-природный гаэ

4 10

6,0

0,8

1,2

7,3

10,0

0,9

Фреон-12-природный гаэ

1,5 10

0,75

6,0

1,6

7,3

0,9

1 О, 0

Формула изобретения

Составитель Г. Лебедева

Редактор О. Малец Техред Т.Маточка КорректорС. Шекмар

Заказ 7975/34 Тираж 1010 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Способ извлечения веществ иэ водных растворов включающий приведение в в контакт исходного раствора с гидратообразователем при температурах и давлениях, достаточных для гидратообраэования, разделение твердой и жидкой фаз, о т,л и ч а ю шийся тем, чтЬ, с целью повышения эффективности 30 процесса ва счет увеличения коэффици-.:нтов раздел .,ия, контактирование . с гидратообразователем производят

I при соотношении скорости подачи исходного раствора и объема жидкой фазы в реакторе, равном 1:(10-60) а контактирование исходного раствора с гидратами — при соотношении тех же параметров, равном 1: (600-5500) .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Кульский Л. А. и др. Новые методы опреснения воды. Киев, "Наукова думка", 1974, с. 4.

2. Патент США Ф 2904511, кл. 2l0-59, 1959 °