Способ концентрирования металлов из кислых водных сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 805990 А РЕСПУБЛИК(51)5 В 01 О 11/04 Б Т ЕИ ОПИСАК ПАТЕНТУ И Концент,:Химия,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт неорганической химииСО АН СССР(72) А.И.Булавченко, Е.К,Батищеваи В.Г,Торгов(73) Институт неорганической химии(56) 1, Золотов Ю,Л., Кузмин Н,М.рирование микроэлементов, М1982, с,280,2, Ивахно С,Ю, и др. Мембранная экстракция, М.:Химия, 1985, с,20-28,3, 23 Бугпрозагп Ногпсна РгЬгагп чечесе а тесЬп се, К) пэ, 1984, з,377-393,Изобретение относится к области гидрометаллургии металлов и может быть использовано для извлечения металлов изтехнологических и природных растворов Снизкой концентрацией, для очистки сточныхвод,Целью изобретения является увеличение степени концентрирования.Цель достигается тем, что в предлагаемом способе концентрирования металловиз водных сред извлечение проводят органическими растворами мицеллообразующих маслорэстворимых ПАВ приконцентрации выше критической концентрации мицеллообразования: 4-20 мас, ;последующее выделение металла из органической фазы проводят разрушением мицелл до выпадения солюбилизированнойводной фазы,(54) СПОСОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ КИСЛЫХ ВОДНЫХ СРЕД (57) Использование: извлечение металлов из технологических и природных растворов с низкой концентрацией. Сущность способа; водная фаза содержала 1,9 10 М хлорида-4железа и 1,5 М соляной кислоты. Объем - 250 мл. Органическая фаза содержала 10 мас.о раствора оксиэтилированного изононилфенола со степенью оксиэтилировэния - 4 в н-гексане. Фазы контактируют 15 мин, разделяют, К органическй фазе добавляют 450 мл смеси растворителей н-гексан и хлороформ в объемном соотношении 8:1, Из органической фазы выделяется 0,6 мл водного раствора с концентрацией железа 2,9 10 2 М, Коэффициент концентрирования железа - 150, 1 з.п,ф-лы,Цель достигается также тем, что в качестве мицеллообразующих маслорастворимых ПАВ,используют неионогенныеоксиэтилированные ПАВ с длиной углеводородного радикала )чс = 9-17 и степенью оксиэтилирования 3-20,Цель изобретения достигается такжетем, что выделение металла разрушениеммицелл проводят разбавлением органической фазы более полярным растворителемили смесью исходного растворителя с болееполярным,Цель изобретения достигается такжетем, что выделение металла разрушениеммицелл проводят нагреванием органической фазы,Отличиями предпрототипа является иловия проведения эти лагаемого способа от орядок деиствии и усх действий, а именно:- извлечение металла ведут органическими растворами мицеллообразующих маслорастворимых ПАВ при концентрации 4-20 мас. ;- использование в качестве ПАВ неио- ногенных оксиэтилированны ПАВ с длиной углеводородного радикала 9-17 и степенью оксиэтилирования 3-20;- выделение металла из органической фазы проводят разрушением мицелл до вырадения водной фазы;- выделение металла проводят раэбавлением органической фазы более полярным растворителем при смесью исходного и более полярного растворителей;- выделение металла проводят нагреванием органической фазы.Суть процесса заключается в следующем.ПАВ описанного выше строения начинают количественно извлекать металл только с момента образования в органической фазе мицелл, при этом мицеллы захватывают(солюбилизируют) и водный раствор, Естественно, что при разрушении мицелл тем или иным способом (например, разбавлением более полярным органическим растворителем) металл выпадает в отдельную фазу вместе с солюбилизированным раствором,Высокие коэффициенты концентрирования металла обеспечиваются низкой солюбилизирующей способностью мицеллярных растворов, Одной из движущей сил, вызывающей переход металла в мицеллы, является адсорбция металла на границе раздела жидкость/жидкость. Селективность извлечения достигается экспериментальным подбором состава исчерпываемой фазы и строения молекулы ПАВ.Концентрация ПАВ в органических растворителях (в основном алифатического ряда) составляла 4-20 , с ростом концентрации ПАВ внутри укаэанного диапазона для одного ПАВ степень извлечения увеличивается; при меньших концентрациях концентрирование осуществить не удалось, при больших концентрациях - концентрирование падает,Предлагаемый способ концентрирования металлов водных растворов реализуется следующим образом.П р и м е р 1, Провели концентрирование Ге (11) из кислых хлоридных сред состава: 1,9 10 М РеСз, 4 М йаО, 1,5 М НС объемом 250 мл,Органическая фаза объемом 50 мл состояла из 10 мас.раствора оксиэтилированного изононилфенола со степенью оксиэтилирования(неонол АФ) в н-гек 10 15 сане, фазы контактировали в условия "мягкого" перемешивания 15 мин. затем разделяли, К органической фазе прилили 450 мл смеси растворителей гексан/хлороформ в объемном соотношении 8:1. Через0,5 чпосле рабавления из органической фазы самопроизвольно выделилось - 0,6 мл водного раствора с концентрацией Ре (1 - 2,91 10 М. Коэффициент концентрирования Ге составил 150, степень извлечения из исходного водного раствора 45(при соотношении объемов исходный раствор/органическая фаза 5:1), степень извлечения из мицеллярного раствора 86 ф,П р и м е р 2, В тех же условиях при концентрации ПАВ меньше 1 провести концентрирование не удалось вследствие того, что Ре (1 1) практически не переходит в органическую фазу (коэффициент расп реде 20 ления меньше 5 10 ).П р и м е р 3. Провели концентрированиеРт(Ч из сернокислых растворов состава;2 10 М Н 2 Р 1 С 16; 3 М Н 2504, нас, йа 230 иобъемом 250 мл. В мицеллярном растворепо сравнению с примером 1 изменили только растворитель: им стал н-декан; методикаэкстракции та же, После разделения фаз корганической фазе прилили 200 мл смесирастворителей декан/хлороформ в обьемном соотношении 3:1, через 1 ч из органической фазы выделилось - 0,3 мл водногораствора с концентрацией Р 1 (И) 0,13 М.Коэффициент концентрирования Р 1.(И) составил 650, степень извлечения из исчерпываемой фазы 77(соотношение фаз 5:1),степень извлечения из мицеллярного раствора при разбавлении 91 ,П р и м е р 4. Провели концентрированиеР 1 Щ 15 -ным раствором оксиэтилирован 40 ного сорбитантристеарата со степенью оксиэтилирования 20 (Твин) в н-декане.Состав и объем исчерпываемой фазы см,пример 3, После экстракции и разделенияфаз, к органической фазе (50 мл) прилили:45 40 мл хлороформа. Через 15 мин выделилось 0,4 мл воного раствора Р 1 с концентрацией 7,3 10 М, степень извлечения изисчерпываемой фазы составила 75(присоотношении фаз 5:1), коэффициент концен 50 трирования - 370,степень извлечения изорганической фазы на стадии реэкстракции - 82,П р и м е р 5, Провели концентрированиев условиях примера 3. В качестве мицелло 55-образующего ПАВ использовали оксиэтилированный жирный спирт с длинойуглеводородного радикала Мс:= 15 и степенью оксиэтилирования 3 (ДС) с концентрацией 20 фв смеси бензол/н-декан при18 И.) 90 51015 из 250 мл водного раствора 50 мл мицеллярного раствора, 2) реэкстракцию хлороформом, заключающуюся в добавлении к 50 мл органической фазы 25 мл хлороформа, 3) 20 отгонку хлороформа при 61 С, Затем органическая фаза снова использовалась для экстракции. Провели 10 циклов, т.е. 50-ю мл 25 органического раствора обработали в сумме 2,5 л исчерпываемой фазы, Степень извлечения составляла за цикл 70-80 , коэффициент концентрирования 500-800,30 степень извлечения из органической фазы на стадии реэкстракции 60-75,П р и м е р 7 Для определения максимального концентрирования металлов провели концентрирование при насыщении 35 органической фазы металлом. В условиях примера 1, 1 л исходного водного растворааобработали 50-ю мл мицеллярного раствора; коэффициент концентрирования Ре (1 1)составил 370,40 В условиях примера 3, 1,5 л исходного раствора обработали 50-ю мл мицеллярного раствора; коэффициент концентрированияРт (И) составил 1800.П р и м е р 8. Провели концентрирова 45 ние Рс (И) в условиях примера 3: только в мицеллярном растворе снизили концентрацию Неонола АФдо 4 , После экстракции к 50 мл органической фазы добавили Составитель А, БулавченкоТехред М.Моргентал Корректор Т. Вашкович Редактор Заказ 955 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 объемном соотношении 1:3, Реэкстрацию Р 1 (Я из органической фазы провели, разрушая мицеллы нагреванием, После экстракции и отделения органической фазы от исчерпываемой 50 мл органической фазы нагревали 0,5 ч при 80 С. Выделилось 0,44 мл водного раствора платины с концентрацией 4,8 10 М, Степень концентрировыания Рт составила 240, степень извлечения из органической фазы - 50 ; степень извлечения из водной фазы на стадии экстракции - 84;П р и м е р 6. Для исследования возможности многократного использования мицеллярного раствора провели концентрирование Р 1 в замкнутом циклическом режиме, Составы исходных фаз см. пример 3, Один цикл включал в себя: 1) экстракцию Р 1 21 мл хлороформа, Через 0,5 ч выделилог 0,093 мл водного раствора с концентраци и Рс(Ч) 0,15 М, Коэффициент концентрирования платины составил 750, Степень извлечения из водной фазы на стадии экстракции 50, степень извлечения из органической фазы на стадии реэкстракции составила 56 .Таким образом, коэффициент концентрирования при использовании предлагаемого способа увеличился (по сравнению со способом прототипом) в 3-10 раз уменьшение трудозатрат сводится к тому, что реэкстракция достигается простым разбавлением органической фазы (или нагреванием); водная фаза с металлом при этом выпадает самопроизвольно. Формула изобретения 1. Способ концентрирования металлов из кислых водных сред, включающий извлечение металлов в органическую фазу экстрагентом в органическом разбавителе и реэкстракцию в водную фазу, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения степени концентрирования, в качестве экстрагента используют неионогенные оксиэтилированные поверхностно-активные вещества с углеводородным радикалом, содержащим 9-17 атомов углерода, и степенью оксиэтилирования 3-20 с концентрацией 4-20 мас,и реэкстракцию проводят или добавлением к органической фазе разбавителя более полярного, чем исходный, или добавлением смеси исходного разбавителя с более полярным разбавителем, или нагреванием органической фазы,2. Способпоп,1, отлича ющи йс я тем, что в качестве более полярного разбавителя используют хлороформ при соотношении объема органической фазы к обьему хлороформа, равном 1;(0,42-0,8), или при соотношении объема органической фазы к объему смеси разбавителей, равном 1:(4-9), при объемном соотношении хлороформа к исходному разбавителю 1:(3-8), или при нагревании органической фазы до 80" С в течение 0,5 ч,