Способ извлечения одновалентных катионов и нитратионов из сбросных пульп и растворов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1944634

Союз Советских социалистических

Республми (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 30.01.81 (21) 3241278/23-26 с присоединением заявки М (26) Приоритет (51)М. Кл.

В 01 а 43/00

9Ьвударстаиемй камнтвт

СССР вю д««зм «зюбрвтеннй и втнрмт««

О"Убликовано 23.07.82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23 .07 .82 (Щ УДК 663.631..18 (088.8) Л.К.Кодубенко, Ю,И.Кузовов, А.Л.Левченко, А.И.Шаб В А И А И С Н

В. В.Ша (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОДНОВАЛЕНТНЫХ КАТИОНОВ

И НИТРАТ-ИОНОВ ИЗ C6POCHblX ПУЛЬП И РАСТВОРОВ

Изобретение относится к способам очистки сбросных пульп и сточных вод от нитрат-иона с одновременным извлечением катионов одновалентных металлов и может быть использовано для очистки отработанных растворов, сточных вод, конденсатов сокового пара и обессоливания воды, а также в гидрометаллургии для утилизации натриевой или аммиачной селитры из сбросных пульп.

Известен способ очистки отработанных растворов с использованием фильтров смешанного действия (1 ).

Недостатками указанного способа являютСя малая обменная емкость анионита в условиях нейтральной среды и трудности,.связанные с необходимостью учета различной плотности катионита и анионита и регули-:щ рования их гранулометрического соСтава.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ очистки производственных растворов, содержащий нитрат-ионы и катионы одновалентных металлов с помощью ионообменных смол путем последовательной фильтрации через катионитовый и анионитовый фильтры. В качестве катионитового фильтра используется катионит КУ-2, в качестве анионитового - анионит АН-31 1 2).

Недостатком известного способа является узкий диапазон рН, при котором происходит сорбция нитратиона и недостаточная степень очистки.

Цель изобретения - повышение степени извлечения катионов и нитратионов и снижение расхода реаген" тов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу извлече" ния одновалентных катионов и нитрат-ионов из сбросных пульп и растворов, включающему сорбцию послед4634 4

3 94 них на ионите и их десорбцию peaK" ционным агентом, сорбцию ведут на поливинилпиридиновом ионите, содержащем сульфогруппы.

Десорбцию нитрат-ионов из ионита ведут раствором бикарбоната натрия или аммиаком.

По предлагаемому способу сорбционное извлечение нитрат-ионов с одновременной сорбцией катионов одновалентных металлов ведут на полифункциональном сорбенте, полученном сульфированием винилпиридинового ионита, содержащем в своей структуре катионообменные и анионообменные функциональные группы. Ионит содержит пиридиновые и сульфогруппы,. получают его на основе сополимера

2,5-метилвинилпиридина (ИВП) с дивинилбенэолом путем сульфирования последнего концентрированной серной кислотой при -110 С без предварительного набухания в дихлорэтане. Ионит. способен сорбировать одновременно как катионы одновалентных металлов> так и нитрат-ионы из производственных растворов и пульп.

В качестве исходного сырья для сульфирования используется сополимер 2, 5 "ÈBÏ . с дивинилбе н эолом,, (ДВБ ), который является отходом при производстве винилпиридинового аниони" .та (ВП"1Ап ). В результате сульфирования сополимера 2,5-НВП с ДВБ получается аминосульфокатионит (B0-Су), со следующими характеристиками:

Содержание, об. 4: и 5,6

s . 3,4

Удельный объем набухшего в воде ионита, мл/г 3,8

Полная обменная емкость по группам, мг"экв/г по кислым . 4,8 по основным 2,1.

Укаэанная смола опробована для утилизации натриевой селитры из отвальныя цеховых пульп, а также для извлечения аммиачной селитры иэ отработанных растворов.

Ежегодный сброс натриевой или аммиачной селитры вызывает значительные потери продукта и загрязне" . ние водоемов.

Остальные цеховые пульпы, содержащие нитра натрия в количестве 205

1О

15 ю

25 зо

30 г/л, контактируют при перемешивании со смолой, .содержащей аминные и сульфогруппы (ВП-Су), при этом рН раствора колеблется в пределах 3-14.

Остаточное содержание нитратов натрия после сорбции составляет около 1 г/л.

После насыщения смолы ее направляют на регенерацию. Регенерацию ионообменника проводят, используя в качестве регенерирующих веществ

103-ный раствор аммиака или 2-53-ные растворы НМО, Н 50 . При этом про- исходит регенерация ионита по кислотной или основной группе и не наблюдается заметного снижения поглотительной способности ионита.

Смола после регенерации не требует отмывки. Полученные регеневаты перерабатывают известным способом, объединяют с цеховыми нитратными растворами и направляют на упарку натриевой или аммиачной селитры для производства удобрений.

Пример 1. Промышленные сточные воды с содержанием нитратов l,5 г/л и рН 3 обрабатывают ионитом

ВП-Су при соотношении ионит: раствор, равном 1:500, при этом происходит сорбция нитратов и NH<-ионов.

Емкость ионита по нитратам составляет 60 мг/г, а по NH -иону120 мг/г,. При продолгкйтельности регенерации 4 ч 1,53-ным раствором аммиака выход товарного регенератора составляет 2- 2,5 об/об ионита.

Десорбцию NH -ионов проводят 5>-ным

4 раствором серной кислоты. Регенераторы после нейтрализации аммиаком направляют на выпарку с растворами аммиачной селитры.

Пример 2. Отвальйую цеховую пульпу с содержанием нитратов натрия 22,5 г/л и рН 7-12 обрабатывают ионитом ВП-Су. Сорбцию иэ пульпы ведут при 20-25оС с постоянным перемешиванием.

Соотношение ионит:раствор

10:1000 мл. Процесс проводят в три стадии по 15-20 мин каждая.

При этом емкость по нитрат-ионам достигает 36,3 мг/г, à по ионам

Na - 98,5 мг/г, остаточное содержание в растворе по нитрату натрия

0,85-1,0 г/л. Степень очистки по ионам Na составляет 703, à по нитрат-ионам - 693.

944634

Известный способ

Предлагаемый способ

Показатели

Наименование ионообменных смол

КУ-2-8 АН-31

ВП-Су а,) о.1

Функциональные группы рН

3-12

Гранулометрический состав размер зерен, мм D 315-1,25 0,4-2,0

0,25-0,5

Полная обменная емкость по 0,1 н. раствору NaOH, мг-экв/г

4,6

2 ф

«» «««%««««аваев««Е»

Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Заказ 5193/7

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

Десорбцию нитрат-ионов проводят

104-ным раствором бикарбоната натрия (со скоростью 1 об/об сорбента в ч). Десорбцию ионов натрия проводят Я-ным раствором серной кисло", ты. Кинетика десорбции позволяет за три ступени (каждая по 20 мин ) снять практически весь нитрат натрия - 993. Расход регенерирующего раствора составляет 0,5 об/об смолы, состав товарного регенерата40 г/л ИайОЗ, Отмывку сорбента водой после регенерации не проводят.

В таблице представлены сравнительные данные по эффективности предлагаемого и известного способов и характеристики ионитов.

Формула изобретения

1. Способ извлечения одновалент" ных катионов и нитрат-ионов из сброс" ных пульп и растворов,.включающий сорбцию последних на ионите и их десорбцию реакционным агентом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени извлечения

t катионов и нитрат-ионов, сорбцив ведут на полиеинилпиридиновом ионите, содержащем сульфогруппы.

Таким образом, по сравнению с известным, предлагаемый способ обеспечивает осуществление сорбции катионов и анионов на одном ионооб менном фильтре беэ изменения рН исходного раствора, проведения регенерации ионита более разбавленными растворами реагентов и расширение рабочего интервала ионита с 3 до

<о 12

Технико"экономичесКий эффект обусловлен c: повышением степени извле" чения сорбируемых ионов, сокращением регенерирующих реагентов и на".

1 личием дешевой сырьевой базы - отхо- дов производства смол для синтеза .предлагаемого ионита.

45 2, Способ по и. 1, о т л.и ч.а ю " шийся тем, что, с целью снижения расхода реагента, десорбцию нит" рат-ионов иэ ионита ведут раствором бикарбоната натрия или аммиаком.

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Богатырев В..Л. Иониты в смешанном слое. "Химия", 1968, с. 3..

2. Атрощенко В.И. и др. "Химичес-, кая промышленность", 1959» 11 6, с. 37.