Способ получения карбоминеральных сорбентов

О П И С А Н И Е 984482ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сееэ СоветсиикСфцееалистичесиикРвспубпии(22) Заявлено 23. 01. 78 (21) 2574074/23-26с присоединением заявки РВ(23)Приоритет 1 Ьсудерстекккык кемктет СССР рв делам кэобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРБОМИНЕРАЛЬНЫХСОРБЕНТОВ 1Изобретение относится к способам получения неорганических ионообменных материалов, которые могут быть использованы для выделения и концентрирования ценных элементов из растворов, пульп и газовых смесей, а также в области аодоподготовки на химических предприятиях.Известен способ получения смешанного титаноугольного сорбента путем нанесения на поверхность угля паров четыреххлористого титана с последующим гидролизом парами воды или аммиаком и прокаливанием композиции на воздухе 1 3Недостатками данного способа являются малое содержание и неравномерность покрытия пористой поверхности угля окислами.Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому результату является способ получения сорбентов в виде гранулированных окислов металлов, заключающийся 2в обработке органических ионитов солями металлов с последующей сушкойпри 100-110 С и прокалкой на воздухепри 500-600 С (2 Д,Однако прокаливание насыщенныхсолями элементов органических смолпри свободном доступе воздуха исключает возможность получения смешанных сорбентов (уголь - окись элемента) в связи с практически полным выжиганием при 500-600 С как органической части композиции, так и образующегося на начальных стадиях прокаливания (до 250 С) углеродного каркаса,Отсутствие углеродного каркаса матрицы приводит к частичному спеканиюпри используемых температурах получающегося в виде сферического окисла сорбента и, следовательно, куменьшению его удельной поверхности,механической прочности и емкости.Цель изобретения - повышение обменной емкости и механической прочности карбоминеральных сорбентов.4482 98 4П р и м е р 1, 100 мл винилпиридинового анионита ВП Ап 1 в хлор-форменасыщают раствором четыреххлористоготитана. Насыщенный сорбент обрабатывают дистиллированной водой, сушатпри 80 С в течение 4 ч и подвергаюттермообработке на воздухе при 180200 С в течение 4-Ь ч,Полученную композицию ступенчато10 карбонизируют в токе азота до конечной температуры 500 С; интервал повышения температуры на каждой ступени,начиная с 200 С, составляет 20 С.Окончательно получают 40 мл катиони 1 Б та со следующими характеристиками;Механическая прочность, 4 96Поверхность, м /г 160Содержание двуоки 20 си титана,сорбента, г/гПолная обменнаяемкость, мг-эквИа/г 1,725 П р и м е р 2, 100 мл анионитаВПАп в ОН -форме обрабатывают раствором марганцевокислого калия (концентрация 60 г/л), сушат и подвергаюттермообработке на воздухе при 170 зо 180 С в течение 4-6 ч. Композициюступенчато карбонизируют в вакуумедо 600 С с интервалом 250 С, Получают40 мл катионита со следующими характеристиками: 0,54 35 Механическая прочность,Поверхность, м /г Содержащее двуокиси марганца,сорбента, г/гПолная обменная емкость, мг-экв Иа/г 96180 10 0,52 Полученные по предлагаемому способу сорбенты обладают механической прочностью 95-983, удельной поверхностью 80-190 м/г, полной обменной ф 5 емкостью 1, 3-2,5 мг-экв Иа/г, В зависимости от степени насыщения орга" нического ионита содержание окисла металла в смешанном сорбенте составляет 0,2-0,6 г/г сорбента.Сорбенты, получаемые по известному способу, имеют удельную поверхность 2-8 м /г, полную обменную емкость около 1 мг-экв Уа/г и механическую прочность около 45/.Механическая прочность образцов сорбентов определялась в соответствии с ОСТ 05.291-75,2,4 0,2 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения карбоминеральных сорбентов, заключающемуся в отработке ионитов солями металлов, последующей сушке их при повышенной температуре и прокаливании в атмосфере инертного газа или в вакууме при 500-600 С, прокаливание насыщенных солями металлов ионитов проводят в атмосфере инертного газа или в вакууме.Способ осуществляют следующим образом.Гранулированные ионообменные смолы (аниониты или катиониты) насыщают солью или смесью солей соответствующего металла с последующей сушкой композиции при 50-80 оС, Для частичной карбонизации органической матрицы и превращения соли металла в окисел высущенный насыщенный ионит подвергают термаюбработке на воздухе при температуре до 200 С, При использовании соли металла, не разлагающейся в указанных условиях до окисла, перед термообработкой проводится гидролиз аммиаком, водой или водяным паром. Дальнейшую термообработку композиции проводят с целью полной карбонизации органической матрицы при 600-700 С в атмосфере инертного газа аргон, азот) или в вакууме, т,е. в условиях, исключающих сгорание образующегося углеродного каркаса и обеспечивающих получение смешанного карбоминерального сорбента. Для предоотвращения растрескивания гра,нул карбонизацию ведут ступенчато, начиная с 200 С; интервал повышения температуры после каждой ступени 15-30 С. П р и м е р 3 100 мл катионитаКУв Н - форме последовательно насыщают растворами треххлористого алюминия и хлорного железа. После сушки и термообработки композицию сту- .пенчато карбонизируют в токе аргона до конечной температуры 600 С соинтервалом 20 С. Получают 25 мл катионита со следующими характеристиками:Механическая прочность, 4 98Поверхность, м /г 110Содержание А 1 ОЗиГеОсорбента, г/г98448 5Полная обменная емкость, мг-экв Иа/г 1,3Таким образом, использование предлагаемого способа синтеза позволяет увеличить механическую прочность сор- з бентов с 45 до 98, их поверхность с 2,9 до 180 м /г и емкость с 1 дой2,5 мг-экв Иа/г.Получение карбоминеральных сорбентов по предлагаемому способу позво ляет использовать отходы производства ионообменных смол, а также сбросные технологические растворы, содержащие соли металлов.формула изобретения15Способ получения карбоминеральных сорбентов, включающий обработку иони бтов солями металлов, последующуюсушку их при повышенной температуреи прокаливание при 500"600 ОС, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения обменной емкости имеханической прочности сорбентов,прокаливание ведут в атмосфере инерт"ного газа или в вакууме.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ермоленко Н.ф, и Эфрос И.Д.Регулирование пористой структурыадсорбентов и катализаторов, Иинск,1971, с, 264"267.2. Авторское свидетельство СССРИ 424589, кл. В 01 Р 19/04) 1971(прототип), СоставитеЬь Р. Пензии Редактор А. Мотыль Техоед Л.Пекарь Корректор Н. Король Заказ 10011/4 Тираж 583 Подписное ВНИИПИ Государственого комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРаушская наб, д. 4/5 ЛВ,..А 1 ,Филиал ППП "Патентфф, г. Ужгород, ул. Проектная,