Способ извлечения веществ

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик щ.7049 61) Дополнительное к авт. свид-вузеауддрстеенный комитет ССьР ие делам изобретений и открытий(71) Заявитель кий государственный университет(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВ Изобретение относится к области кон- центрирования и извлечения веществ из растворов и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, в первую очередь, в цветной и черной ме 5 таллургии, в химической и атомной промышленности, энергетике, при обессоли- : вании морских вод и промстоков. Известны способы экстракции веществ из водных растворов, заключающиеся в переносе растворенного или диспергированного вещества из водной фазы в другую, не смешивающуюся с ней жидкую фазу - экстра- гент при их взаимном соприкосновении;например, способы экстракции элементов из водных растворов 11.Известны способы теплопередачи при непосредственном контакте двух несмеши- ваемых сред, например. при встречном ударе двух потоков, непосредственно перемешивание сред, диспергирование одной среды в другой 2), Этот способ предусматривает помимо теплообмена также и массообмен путем абсорбции. Все этиспособы теплопередачи, термического обессоливания, опреснения, дистилляции, выпаривания основаны на одном приеме, а именно - непосредственном контакте раствора с теплоносителем.Однако известные способы не обеспечивают извлечение веществ из растворов при теплопередаче, Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения веществ иэ растворов при контакте раствора с гидрофобным теплоносителем путем выпаривания исходной воды с объеме или поверхности нагретого теплоносителя 1 3. Одйако известный способ не позволяет извлекать вещества из растворов в процес. сах теплопередачи (термического обессоливания иэ перегретых водных растворов и т.д.), что значительно усложняет извлечение веществ при контакте раствора с теплоносителем, Целью изобретения является упрощение процесса за счет одновременного извлечения веществ притеплопередаче.Поставленная цель достигается описываемым способом извлечения веществиз растворов, состоящим в контактировании раствора с теплоносителем в присутствии экстрагента с последующим выделением экстрагируемых веществ.Отличительным признаком способа является осуществление контактирования 1 Ораствора с теплоносителем в присутствииэкстрагента с последующим выделением вэкстрагйруемых веществ.и" предложенному способу в теплоноситель вводят термически устойчивый 15экстрагент.Ниже приводятся примеры осуществления;"данного способа,Х. Экстракция веществ в процессахтермического обессоливания и выпаривания воды. П р и м е р 1, Извлечение урана.Экстракция урана проведена в установкетермического опреснения воды, Способ25термоопреснения заключается в следующем, Нагретый теплоноситель (80"С) по дают в испаритель, представляющин собойкамеру, в нижней части которой расположена греющая поверхность, а в верхнейчасти - конденсатор для конденсации па-:ров воды и их отвбда, Геплоносйтель рао-:пределяют равномерным слоем на поверхности нагрева и обеспечивает его проте- ,кание с заданной скоростью. На поверх 35ность нагретого до 110 С теплойосйтеляоподают исходную воду (рН 5-6), содержащую растворенные соли, в том числе,соли уранила, Концентрация урана составлюта от 0,025 до 0,15 г/л. В качестве40теплоносителя применен экстрагент0,10-0,15 М раствор стеариламина в- .трихлордифениле. В результате соприкосно вения водной фазы с экстрагентом, уранэкстрагируется в органическую фазу. Во 45да, нагреваясь на поверхности экстрагента, испаряется, пары конденсируются в, конденсаторе и конденсат отводится. Врезультате выпариваииявоЗЬт."водный50раствор насыщается солями, которые затем выпадают в экстрагент и уносятся . им в сопеотделитель, например; центрифугу. Экстрагент отделяют от солей ивновь подают в испаритель. Таким обра-55зом, цикл экстрагента замкнутый, Процесс проводят до насыптения экстрагента ураном и затем отводят на реэкстракцию..При конценгрировайии исходной воды в ива раза фактор извлечения урана составляет 90%.При содержании стеариламина в трихлордифениле О, 10-0, 15 М, концентрацияурана при насыщенйи органической фазысоставляет 3,0-4,5 г/л. При содержанииурана в исходной воде 0,025 г/л. количество циклов использования экстрагентабез реэкстракции составляет 130-200,при концентрации . 0,25 .г/л - соответственно 13-20 циклов.Количество извлечения урана из органической фазы проводят двукратной реэк-стракцией нагретым до 100 С 2 М раствором карбоната натрия в воде. Соотношение фаз при реэкстракции органическойк водной составляет 2:1.П р и м е р 2. Извлечение меди.Экстракция меди проведена в установке,описанной в примере 1. В качестве экстрагента использован 10% раствор пентадекановой кислоты в пентахлордифенилес дифенильной смесью 1:1. Дифенильнаясмесь состоит из 26,5% дифенила и 73,5%дифенилового эфира. Процесс выпариванияи экстракции проведен при температуреэкстрагента 150 С, Исходная вода содержит соли кальция (0,4 г/л), магния(0,20 г/л) и меди (0,2 г/л); рН водной фазы 5,4-5,6. Фактор извлечениямеди составляет 92% при двукратномупаривании" воды. Кальций и магний в данных условиях не мешают экстракции меди.При содержании пентадекановой кислоты об. 10% в теплоносителях:а) пентахлордифенил + дифенильнаясмесь 1:1б) совол + дифенильная смесь 1:1в) дифенильная смеськонцентрация меди при насьпцении органической фазы составляет 2,8 г/л,При содержании меди в исходной воде0,2 г/л, количество циклов составляет14-15, при соотношении фазвода: теплоноситель" = 1;2 (по примеру 4)-соответственно 28:30 циклов,Количественное извлечение меди изорганйческой фазы проводят двукратнойреэкстракцией нагретым до 100 С водным раствором (1:1) серной кислотььСоотношение фаз при реэкстракции органической к водной, составляет 2; 1.П р и м е р 3, Извлечение феназина.Экстракция феназина проведена в установкевыпаривания воды из перегретойсмесиисходного раствора с гидрофобнымтеплоносителем путем сбрасывания давления. В качестве теплоносителя использован экстрагент - дифенильная смесь. Исходную воду, содержащую феназин (0,05 г/л), смешивают на входе в испарительную камеру с нагретым до 240 С экстрагентом в смесителе эжекторного типа, Соотношение экстрагент - вода составляет 10:1. В испарительной каме- ре вода мгновенно испаряется с поверхности и объема экстрагента. Пары водыСотводят, конденсируют и направляют в приемник конденсатора. Экстрагент из испарительной камеры поступает в емкость, где нагревается до 240 С, откуда его насоо15 сом подают вновь через смеситель в иь парительную камеру. Цикл экстрагента замкнутый. Фактор извлечения феназина составляет 100% при полном выпаривайии воды.гоКонцентрация феназина при насьпцеййи органической фазы составляет 40 г/л, - При содержании феназина в исходной воде 0,05 г/л с соотношением .фаз органической в водной 10:1, количество циклов использования экстрагента без реэкстракции составляет 8000 циклов.Количественное извлечение феназина из органической фазы проходят трехкратной реэкстракцией нагретым до 100 С водным раствором серной кислоты 1:1. Соотношение фаз при реэкстракции органической к водной составляет 2: 1., Экстракция веществ в процессе теплопередачи.П р и м е р 4. Извлечение меди. В контактный теплообменник, представляющий собой емкость с мешалкой, подают исходную воду с температурой 15 ОС и содержанием меди 0,3 г/л, Сюда же подают 40 нагретый до 180 С гидрофобный теплооноситель: смесь СОВОЛа (фракция тетра-, пента-, гекса-хлордифенилов) с ди-.фенильной смесью 1:1, содержащий до 10% экстракционного реагента - пентадекановой кислоты. Соотношение "вода: теплоноситель" составляет 1:2. В контактном теплообменнике потоки воды и теплоносителя смешиваются,и образую щаяся смесь с температурой 100 С постпает в среднюю часть колонны-сепаратора. Колонна-сепаратор представляет соббйемкость, снабженную отводом горячей воды и снизу отводом экстрагента-теплоносителя. Так как теплоноситель имеет плотность 1200 кг/м и устойчивых эмульсий не образует, происходит быстрое- разделение фаз. Сверху колонны-сепараторе атводится горячая вода 1 =100 С, а снизу - теплоноситель, который поступаетв сборник, где его нагревают и вновьподают в контактный теплообменник.Фактор извлечения меди составляет не1менее 90%. Реэкстракцию, мели проводилианалогично примеру 2,тЮ, Экстракция веществ из перегретых растворов.Способ осуществляют под давлением, предотвращающим вскипание воды, используя термически устойчивые экстрагенты, например, на основе высокотемпературных органических теплоносителей.11 р и м е р 5. Извлечение меди. В реактор, представляющий собой толстостенный цилиндрический сосуд вместимостью 200 мл, выполненный из нержавеющей стали с гер- . метично завинчивающейся крышкой и снабженный снизу выпускным краном, помещают 50 мл исходной воды, содержащей 0,2 г/л меди. Добавляют 50 мл 10% раствора пентадекановой кислоты в дифенильной смеси. Завинчивают крышку и нагревают до 150 С, Давление в реакторе,опредотвращающее вскипание воды при нагревании водного раотвора свыше 100 С, в данном случае создавалось парами воды, испарившимися из раствора и создавшими равновесное давление в герметично закрытом реакторе, Затем в течении 30 с встряхивали и осторожно определяли органическую фазу. Фактор извлечения меди составил 95%.Реэкстракцию меди проводили так, как указано в примере 2.При соответствующем подборе экстрагентов и условий экстракции данный способ позволяет извлекать из водного рас- твора органические и неорганические вещества. как растворенньЮ в воде, так и нерастворенные, находящиеся в виде дисперсной фазы, которая растворима в органической фазе.Использование предлагаемого способаобработки растворов обеспечивает одновременное извлечение веществ при обработке растворов, а также" извлечение из перегретых водных растворов.ф ормула изобретения1Способ извлечения веществ из растворов при контакте раствора с теплоносителем, о т л и ч и ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса путем , одновременного извлечения веществ при770 теплопередаче, контактирование раствора с теплоносителем осуществляют в присутствии экстрагента с последующим выделением экстрагируемых веществ.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 4905 1. Авторское свидетельство СССР371170, кл. С 01 б 1/ОО, 1975. 2. Патент франции1605132,кл. У - 28 С 3/00:, 1971. 3, Патент франции2091483,кл. В 01 2 1/00, 1976.Составитель Р. ЧайковскаяРедактор Н. Хайтовская . ТехредЛ. Алферова Корректор И. МихееваЗаказ 7984/25 Тираж 1035 Подписное БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская набд. 4/8 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4