Способ получения пористых неорганических сорбентов

(9) СПУБ ЛИК 51 В 01 7 20/О ЕНИЯ БР ЕЛЬСТВУ 3-26 Бюл. В 19о, Л.И, Бон.П.Сафро,А.Касенки енко,ое конструк юро Институ Н Украинско 2(088.8)Великобрит С 02 В 33/ Е.А. и др.1965, с. торско-тта физий ССР ческ(53)56 ои химии А661. 183. 1 ( ) 1. Заявка У 1284087, кл.2. Матерова обмен. Л., ЛГУ н 2. онный АРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОРБЕНТОВ, включающий осаждение труднорастворимых соединений в виде гидрогеля, его отмывку и удаление избыточной мекфазной жидкости путем физического воздействия на гидрогель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения однородности пористой структуры сорбентов, удаление избыточной мекфаэной жидкости ведут путем обработки гидрогеля в высокочастотном поле.2. Способ по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что обработку ведут при энергетической нагрузке, равной 0,4-1,0 кВт/кг сорбента.Изобретейие относится к химическойтехнологии, конкретно к способам получения неорганических сорбентов, и можетбыть использовано для синтеза различных гранулированных материалов, 5предназначенных для извлечения иконцентрирования редких и рассеянныхэлементов, а также промышленных ядовиз технологических растворов,Известен способ получения сорбентов с заданными свойствами, включающий осаждение труднорастворимойдвуокиси кремния в виде гидрогеля,вытеснение избыточной межфазнойжидкости специальными органическими 1 Зрастворителями с последующим их удалением отгонкой в кипящем слое 11,Недостатками данного способа являются его технологическая сложность ндлительность, 20Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способполучения пористых неорганическихсорбентов, включающий осаждение труд норастворимых соединений в виде гидрогеля, его отмывку и удаление избыточной межфазной жидкости путем физического воздействия на гидрогель,1По данному способу неорганическиеионообменники получают на основетруднорастворимых соединений элементов Ш-УЛ группы. Полученные и результате осаждения гидрогели этих элементов промывают от избытка электролитов и для формирования пористойструктуры подвергают сушке с удалением основной части межфазной жидкости сначала при комнатной, а затемпри повышенной температурах 21 .Недостаток известного способа -невозможность получения сорбента соднородной пористой структурой, таккак термообработка неравномерно воздействует на поверхностные и внутренние слоигранул.Кроме того, известный .способ характеризуется длительностьюполучения готового продукта.Целью изобретения является повышение однородности пористой структуры сорбентон. Поставленная цель достигается тем, что согласно получения пористых неорганических сорбентов, включающему осаждение трудиорастворимых соедине% ний н виде гидрогеля, его отмывку и удаление избыточной межфазной жидкости путем физического воздейстния на гидрогель, удаление избыточной межфазной жидкости ведут путем обработки гидрогеля н высокочастотном поле при энергетической нагрузке, равной 0,4-1,0 кВт/кг сорбента.Технология способа заключается нследующем.Проводят осаждение гидрогеля труднораатноримых элементов Ш-У 1 груп пы известными методами. В качестве таких гидрогелей могут быть использованы гидрогели силиката натрия (силикагель), титана, циркония, сурьмы и т.п. Затем отмытый от избытка электролитов гидрогель с влагосодержанием 50-б 07 подвергают СВЧ-обработке для равномерного удаления избыточной межфазной (интермицеллярной) жидкости из объема гидрогеля до ее остаточного содержания 20-25 вес.Е, что обеспечивает существование жесткой структуры при сохранении всего набора функциональных групп (адсорбционных центров). Обработку ведут при энергетической нагрузке 0,4-1,0 кВт/кг сорбента.Равномерное и одновременное формирование ксерогелей одинаковой пористой структуры по всему объему образца достигается вследствие одинакового энергетического воздействия СВЧ-излучения на поверхностные и внутриглобульные молекулы растворителя.В результате, за короткое время становится возможным получение однородных по всей массе сорбентон с разнитой пористой структурой и высокой сорбционной способностью.Проведение специальных экспериментов показало, что оптимальнымичсловиями СВЧ-обработки для формирования однородной пористой структурынеорганических сорбентон являютсяудаление межфазной жидкости приэнергетической нагрузке 0,8-1,0 кВт/кгсорбента. Меньшие нагрузки приводят кзначительному увеличению времениобработки образца и, как следствие,к возникновению в результате этого неравномерности н поровой структуре образца сорбента. При больших 1 кВт/кг сорбента мощностях СВЧ-излучения происходит неоправданный перерасход энергии, не приводящий к увеличению положительного эффекта. П р и м е р 1. Получение сурьмянофосфорнокремневого катионита (СФКК),1156728 вают 1 сут для образования прочного геля и его созревания, разламывают накуски и отмывают дистиллированнойводой до маточного раствора. Полученный продукт с содержанием влагиоколо 60% подвергают СВЧ-обработкев течение 25 мин в печи мощностью0,5 кВт.Энергетическая нагрузка около0,4 кВт на 1 кг сорбента,Частота СВЧ-колебаний 10 Гц.0Время формирования того же количества ксерогеля по известному споособу около 2,5 ч при 350-400 С.П р и м е р 3. Проводят определение однородности Пористой структурысорбентов, полученных по примеру 1,оценивая величину сорбционной емкостипо воде и бензолу в .процессе СВЧ-обработки, а также определяя зависимость сорбции ряда двухвалентныхкатионов на сорбентах СФКК, полученных по предлагаемому способу иизвестному способу.В табл. 1 представлено влияниеэнергетической нагрузки при СВЧ-обработке на свойства конечных продуктов,.(масса сорбента = 100 г).Таблица 1 1 О Суммарный объем пор, см/г Энергетическая Времяобработки,мин нагрузка,кВт/кг Са Иа 0,58 0,27 0,04 3,4 4,25 12 1,00 0,26 0,04 3,2 4,10 0,26 0,04 1,16 1,50 0,26 0,04 3,25 395 сорбентов отботки.Т а блица ПОЕ, Иа, мг/экв/г Количество обрабатываемого геля,Время формирования ксерогеля, мин 5 ИО фсмЗ /г 175 СьН фсм /г 3,00 3,30 3,35 3,05 200 1 250 1 300 2 400 2 5 0,26 0,040,26 0,040,26 0,040,27 0,04 5 300 г пентахлорида сурьмы при интенсивном перемешивании растворяют в 300 мл воды. После охлаждения полученного раствора до комнатной температуры вводят в него равный объем 5 раствора, содержащего 2,8% однозамещенного фосфата натрия и 4% силиката натрия. Образовавшийся плотный гель после старения отмывают водой до рН - 1,5-2,0, Промытый гель с содержанием влаги 50-60% подвергают СВЧ-обработке в течение 18 мин в печи мощностью 0,5 кВт с рабочей частотой 10 Гц,Энергетическая нагрузка на гидро гель составила 0,5 кВт ва 1 кг сорбента.Время формирования этого же количества ксерогеля по известному споособу при 400 С составляет 60-90 мин 20 а при 600 С - 40-50 мин.П р и м е р 2. Получение силикагеля.В 0,5 л раствора серной кислоты плотностью 1, 11 г/смз при интенсив ном перемешивании небольшими порциями вводят 1, 5 л 16%-ного раствора кремне- кислого натрия. Полученный золь выдержиВ табл. 2 приведена зависимостьсвбйств сурьмянофосфорнокремневых Полная обменная емкость,мг/экв/г еусловий СВЧ - обраТемпература обработки,5 С Суммарный объемпор, см 2/г Объеммикропор,см 2/г 0,02 О, 15 0,02 0,08 600 0,17 О, 10 700 В табл. 4 показана зависимость 15 сорбции двухвалентных катионов:иэ 0,1 н. кислых растворов их солейот условий СВЧ-обработки сурьмянокислотных ионитов в сравнении с сорбентами, полученными по известному 20 способу, Как видно иэ данных табл, 4,предлагаемый способ позволяет присокращении времени обработки, получать сорбенты с повышенной селективуФ Я+ностью по Бг и РЬ при сохранении 25 достаточно высокой обменной емкости,что недостижимо при получении сорбента по известному способу. Суммарный объемпор, см 2 /г Объем Температураобработки,С микроМпор,смЗ /г 0,23 0,02 0,25 200 О,7 0,02 0,19 500 Таблица 4 кость мг/экв.Способ формированияксерогеля (100 г сорбента) Условия формированияструктуры сорбента Я РЬ а 2 400 С, 65 мин 0,8 Извести ощность 0,5 кВт,6 Ъ10,5 О,1,35 Технико-экон предлагаемого с чения однородно синтезированных екарбенй рат ются в возможно Заказ 3224/7 . Тираж 541 Подписное ал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,Приведенные в табл. 1 и 2 результаты свидетельствуют о том, что оптимальная энергетическая нагрузка позволяет получать однородные по всей массе материалы с воспроизводимыми адсорбционными свойствами, В то же время, использование известного способа при оптимальных нагрузках воздействия, заданных в различных тепловых режимах, приводит, как это10 видно из табл. 3, где приведены структурно-сорбционные характеристики сурьмянокислотных ионитов, сформированных при различных режимах известного способа, к существенным изменениям пористой структуры конечных продуктов.Таблица 3 мические преимущества особа помимо обеспепористой структуры сорбентов заключати наладки автомати ческои системы контроля за про кием процесса формирования адс тов, что приводит к значительн экономии непроизводительных за электроэнергии,