Способ сорбционного извлечения бора из растворов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

// К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.12.80 (21) 3223924/23-26 (51) М. Кп.з

B 01 J 39/02

С 01 В 35/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 661. 183. .12(088.8) Опубликовано 30,07,82. Бюллетень ¹ 28

Дата опубликования описания 30.07.82 (72) Авторы изобретения

Г.В. Леонтьева, Т.К. Томчук и В.В. Вольхин Ñ Ü(. (Ô :-;

HA в" т(т 1 °;.

Пермский политехнический институт

ÜÈ 6,,(j; .. .r,. ; . (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ БОРА

ИЗ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к способу извлечения бора из растворов и может быть использовано в технологии его получения, а также в технологии очистки растворимых веществ от примесей бора.

Известен сорбционный способ извлечения бора из растворов с использованием органических ионообменников и сорбентов (ЭДЭ-10п, АН-2ф, АН-31, АВ-17, СБ-1 и др.) (13.

Недостаток способа состоит в том, что он не позволяет достаточно полно извлекать бор из растворов сложного солевого состава ввиду слабой селективности органических ионообменников по отношению к ионам бора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ сорбционного извлечения бора из растворов, включающий процессы многоцикличного контактирования последних с неорганическими сорбентами на основе гидроксидов металлов, элюирование бо-. 25 ра щелочными растворами и его выделение из элюатов соединениями одноили двухвалентных металлов с образованием труднорастэоримых боратов этих металлов и маточного раствора. 30

По данному способу извлечения бора проводят путем пропускания раствора через слой неорганического сорбента (криогранулироэа ной гидроокиси циркония), элюироэания бора 1н. раствором натриевой щелочи и последующего осаждения бора из элюата солями или окисью кальция в виде бората кальция (2) .

Недостаток этого способа заключается в низкой степени прямого извлечения бора вследствие того, что в маточном растворе после осаждения бората кальция остается значительное количество растворенного .бора (около

2,5-3 г/л в пересчете на .ВО1), что приводит к образованию борсодержащих отходов, Целт изобретения — повышение степени извлечения бора из растворов, увеличение концентрации бора в элюатаХ и создание безотходной технологии бора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе сорбционного извлечения бора из растворов, включающем многоцикличное контактирование последних с неорганическими сорбентами на основе гидроксидов металлов,, элюирование бора щелочными раствора946647

Т а б л и ц а 1

0,30 1,07

ВО, г/л

10 13 22 53

45

50 ми и его выделение иэ элюатов соединениями одно- или двухвалентных металлов с образованием труднораствори-: ьых боратов этих металлов и маточного раствора, последний от предыдущего цикла подвергают контактированью 5 с сорбентом перед элюированием бора в последующем цикле.

Технология способа состоит в следующем.

Борсодержащий раствор пропускают через слой неорганического сорбента, в качестве которого используют гидроксиды металлов, например криогранулированный гидроксид циркония или смешанные гидроксиды магния и никеля.15

Поглощениый бор элюируют раствором натриевой щелочи с концентрацией

1 r-моль/л. Из полученного элюата бор осаждают в виде малорастворимого бората металла, например кальция, магния или натрия. 3а счет частичной растворимости боратов металлов в маточном растворе остается значительное количество ионов бора (2,7-2,8 r

ВО /л).

ДОЕ мг ВО, /r 25,8

ПДОЕ, мг ВО /r 32,5

После проведения данной операции, которая по времени занимает около

0,05-0,1 от времени прохождения основной операции сорбции, десорбируют бор 1н. щелочными растворами и из Полученного элюата выделяют труднорастворимые бораты металлов, например кальция, магния или натрия, Маточный раствор после отделения осадка боратов металлов направляют на операцию донасыщения сорбента перед элюированием бора в следующем цикле.

Данный раствор пропускают через слой сорбента перед операцией десорбции бора в последующем цикле работы сор@ента, проводя его донасыщение бором, что, в конечном итоге, приводит к значительному увеличению степени извлечения бора из растворов и его концентрирования в элюатах.

Возможность осуществления этой операции обусловлена способностью неорганических сорбентов на основе

ZrO и гидроокисей Mg u Ni повышать обменную емкость по мере увеличения концентрации ионов бора в растворах, поступающих на сорбцию.

В табл.1 представлена зависимость значений динамической обменной емкости до проскока (ДОЕ) и полной динамической обменной емкости (ПДОЕ) от концентрации ионов ВО в растворе для сорбента на основе гидроокисей магния и никеля с мольным отношением

Mg N i=1,8.

35,2 45,1 59,0

47,3 62,0 84,2

Операция донасыщения занимает мало времени, так как объем оборотного маточного раствора составляет лишь

4-10% от объема исходного раствора.

В целом предлагаемый способ обеспечивает поступление в готовый продукт всего бора, сорбированного в каждом цикле из исходного раствора, и устраняет жидкие борсодержащие отходы.

Сравнительные данные по эффективности извлечения бора из растворов известным и предлагаемым способами представлены в табл.2.

946647 Таблица 2

Неорганический сорбент

Способ

Известный

Предлагаемый

Концентрация в элюате, г

ВО, /л

Обменная емкость, мгВО, /г

ОбменКонИз вле чение бора в готовый продукт, ф

Извлечение бора в готовый продукт, В центрация в элюате, г

ВО j/ë ная емкость мгВО /л

Z r0

33,6 4,07

30 (Mg ° Ni)=l>8) 38, 1 46,2

4,62

7,00 89,0

Пример 1. Через колонку с

10,8 r Zr0@ пропускают при рН 7,7

2,23 л природной всды следующего состава, мг/л: L i 5, 7; N a 39, 565;

К 1978; RL 0,68; Mg< 1320;Ca 1 5520, Sr< 542; Fe 2; В 50 (ВО 177);

С1 77600; Br 208; J 31,9; НСО> 12,9.

1Q

Раствор пропускают через колонку до полного проскока ионов бора в фильтрат (P0E = 33,6 мг BO /ã). Затем через колонку пропускают 0,085 л оборотного раствора, полученного в предыдущем цикле после осаждения бората кальция (концентрация бора 2,83 г

ВО /л; ПДОЕ = 52,7 мг ВО /г). Десорбцию бора с сорбента проводят раствором состава г/л: NaOH 40 и NagB40 40

1,14 (фракция раствора после десорбции в предыдущем цикле с концентрацией по ВО менее 2,5 г/л, концентрация

КаОН в нем доведена до 1н.). Этот раствор в количестве 0,1 л пропуска- 45 ют через колонку со скоростью 0,8 м/ч.

В целевой фракции раствора объемом

0,088 л концентрация бора составляет

6,39 г ВО /л. Оставшийся бор вымывают из состава сорбента 1н. раствором

NaOH (эту фракцию раствора используют для приготовления десорбирующего раствора, предназначенного для следующего цикла). Раствор целевой фракции нейтрализуют НС1 до рН 9,5, после чего проводят выделение из него бо55 рата кальция известным методом путем добавления СаС1 и выдержки смеси в течение 48 ч для кристаллизации .

Количество выделенного. бора сос,тавляет 0,335 г в расчете íà B0, ос- 60 таточная концентрация бора в маточнике после отделения соли 2,7 г ВО /л.

Раствор после осаждения бората кальция направляют на повторную сорбцию бора в следующем цикле работы сор33,7 52, 7 6,39 87,8 бента. Выход бора в борат кальция с учетом сорбции бора из основного и оборотного растворов составляет

87,8% от его количества, поглощенного из природной воды.

Пример 2. Через 13 г сорбента, состав которого характеризуется мольным отношением Mg(OH) . Ni(ОН)2=

-1,86, со скоростью 2 м/ч пропускают при рН 7,8 3,5 л природной воды состава, аналогичного приведенному в примере 1, в котором концентрация

ВО составляет 258 мг/л.

Раствор пропускАют через колонку до полного проскока ионов бора в фильтрат (ДОЕ = 30,5 мг ВО2/г). Затем через колонку пропускают 0,085 л оборотного раствор, полученного в предыдущем цикле после осаждения бората кальция с концентрацией бора в нем 2,7 г ВО /л. Общее насыщение сорбента ионами бората достигает 4.6,2 мг

B0 /ã. Десорбцию бора с сорбента проводят раствором состава г/л: МаОН 40 и NagB+O> 1,25 (фракция раствора после десорбции в предыдущем цикле с концентрацией по ВО, менее 2,5 г/л, концентрация NaOH в нем доведена до

1н.). Этот раствор в количестве 0,1л пропускают через колонку со скоростью

0,8 м/ч. В целевой фракции объемом

0,085 л концентрация бора составляет.

7,00 г ВО /л. Оставшийся бор вымывают иэ состава сорбента 1н. раствором

NaOH, для десорбции затрачивается

0,10 л этого раствора, концентрация

ВО в фильтрате 1,0 г/л (эту фракцию раствора используют для приготовления десорбирующего раствора, предназначенного для следующего цикла).

Затем по примеру 1 выделяют борат кальция. Количество бора в нем составляет 0,352 г в расчете на ВО1. Ос946647

Составитель P.À.Ïåíçèí

Редактор A.Âëàñåíêo Техред Л. Пекарь Корректор M.Ìàðîøè, 5 397/12 Тираж. 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

4 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 таточная концентрация бора в маточнике после отделения соли 2,70 г202/л.

Раствор после осаждения бората кальция направляют на повторную сорбцию борЬ в следующем цикле работы сорбента. Выход бора в борат кальция с уче- 5 том сорбции бора из основного и оборотного растворов 89%.

Результат испытаний предлагаемого способа показывает, что он позволяет извлекать бор из слабо концентрированных растворов. например, иэ природных вод, без их пгедваоительной упаоки. Прй его использовании степень прямого выхода бора в готовый продукт повышается в 2,3-2,6 раза, а концентоация боба в элюатах — в

1,5-1,6 раза по сравнению с известным способом. Кроме того. он дает возможность практически полностью

20 устранить жидкие борсодержащие отхо

Предлагаемый способ может найти применейие при извлечении бора иэ природных вод и рассолов, а также в технологии очистки различных растворов от ПримеСи бора.

Формула изобретения

Способ сорбционного извлечения бора иэ растворов, включающий многоцикличное контактированне последних с неорганическими сорбентами на основе гидроксидов металлов, элюирование бора щелочными растворами и его выделение из элюатов соединениями одно- или двухвалентных металлов с образованием труднорастворимых боратов этих металлов и маточного раствора,.отличающийся тем, что, с целью повышения степени из.влечения бора из растворов и его концентрирования в элюатах, а также создания беэотходной технологии его выделения, маточный раствор от предыдущего цикла подвергают контактированию с сорбентом перед элюированием оора в последующем цикле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иэв. AH Туркменской CCP. Cep. фиэ.-тех.,хим. и геолог. наук, 1977, Р- 1, с.б4-68.

2. Авторское свидетельство СССР

М 655413, кл. B 01 J 20/06, 1977.