Способ получения сурьмянокремневого катионита

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик и 929209(23) Приоритет 3 Ъеудерстееннмй квинтет ВСТР не данаи нэаеретеннй и етернтнй(84) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУРЬИЯНОКРЕМКАТИОНИТА ня физико-хшмических хаьмя нокислых катионитов, чности, термической устой вводят различные связую У такде мелк Изобретение относится к области ситетеза неорганических ионообменников, конкретно к получению сурьмянокислых сорбентов, и может быть использовано для селективного поглощения двузарядных катионов иэ кислых сред.Известен способ получения неорганического ионообменника на основе сурьмы, включающий смешивание антимонатов щелочных металлов с неорганическими. кислотами, выбранными из ряда НТеО,(, НСВТ, НфО и НСВ,. и последующее осаждение полисурьмяной кислоты раство ром гидроксида аммония, При этом получают сорбенты, селективные к одно-, двух- или трехзарядным ионам металлов в зависимости от типа кислоты 1 .Недостатком данного способа являеъ-ся то, что получаемые по нему сорбенты невозможно непосредственно испольэовать в динамичесжих условиях осуществления сорбционного; процесса, как конечный продукт получается в вн одиспероного порошка. Для улучшенрактеристик сурхимической про,чивости в нихщие метериалы.Наиболее близким к иэобретвнию потехнической сущности и достигаемомурезультату является способ получениясурьмянокремневого катионита, включающий смешивание солянокислых растворовсурьмы с кремнесодержащее соединением, выдержку осадка для его созрева-ния, промывку, гранулирование и сушкпри повышенной температуре.13В качестве кремнесодержащего соедвиеиия используют силикат натрия, а сушку ведут при 100-130 вс.В итоге получают продукт, представляющий собой смешанный окисел сурьмы икремния и, в зависимости от соотношения 5 Ъ 5 в исходном растворе, имеющий строение от ярко выраженного крис"таллического до полукристаллического 12,3 92920Недостатком этого способа являетсяего многостадийность, наличие маточного раствора, содержащего некоторые количества непрореагировавшей сурьмы икремния, а также относительно невысокая, Зпо сравнению с полисурьмяной кислотой,обменная емкость вследствие вхождэния части ионов натрия в кристаллографические позиции, которые в обычных условиях не обмениваются, ОЦель изобретения - повышение обменной емкости сурьмянокремневых катионитов,Поставленная цель достигается согласно способу получения сурьмянокремневого катионита, включающему смешивание 4-6 М солянокислых растворов сурымы ( У ) с кремнесодержащим соединением, в качестве которого используютсиликат калия, при мольном соотношении рр5 Ь:Ь при смешивании в пределах 83:1, силикатом кащя с последующимосаждением смешанного гидратирова нногоокисла сурьмы и кремния, его выдержкудля созревания, промывку, гранулирова зние и сушку при 160-250 С в течение612 ч,Отличительным признаком способаявляется использование в качестве солянокислых растворов 4-6 М растворовбЬ (У), в качестве кремнесодержащегосоединения - силиката калия и проведение сушки готового продукта при 160250 С.Другими отличиями способа являютсяпроведение смешивания сурьмянокислыхрастворов с силикатом калия при мольиом соотношении 5 Ь:б =8 - 3:1, асушки в течение 6-12 ч.Технология способа состоит в следукь.,ц,щем. Готовят исходные сурьмяносодержащие растворы, для чего по .первому.варианту способа растворяют соединения"., содержащиеЬИУ), например КОКОН),а преимущественно бЬСРЬв 4-6 М соляной кислоте и получают 0,2-0,5 Мрастворы ВЬ(Ч) в соляной кислоте.1По второму варианту в качестве исходных используют 4-6 М солянокислыерастворы 5 Ь(1 И), в которые добавляют -ф 0КМО, для переводабЬ(П 1)5 ЪУ) при сле- .дующеммольном соотношении компонентовбЬ:К 1,4 - 1,5:1. В итоге получаюткомплексное соединение 5 Ь(7) типаКЗЬС 0 х(ОН). Затем к полученному 55цо первому или второму варианту сурьмя-.новислаюу раствору прибавляют при не прерывном перемешивании раствор сипика 9 4та калия с плотностью д 1,06-1,10 г/см :в количестве, обеспечивающем мольное соотношение ЬЬ: 5 присинтезе, равное (8 3):1.Данное соотношение 5 Ь:54 являетсяоптимальным, так как обеспечивает, содной стороны, необходимую механическуюпрочность для практического применениясорбентов, а с другой - достаточно совершенную кристаллическую структуру,которая в конечном итоге характеризуетобменную способность сурьмянокислых:катионитов,При соотношении бЬ:Ь с 3 данныйпараметр сорбентов, как показали предварительные эксперименты, значительноуменьшается, и в соответствии с нимрезко падает их обменная емкость.При соотношении 5 Ь: 5 8 не удается получить механически прочные катиониты, пригодные к практическому испольэованию в колоночных сорбционных процео.сах.Наличие же того или иного количестваиона калия в исходной смеси при ее смешивании не оказывает влияния на обменную емкость, так как в отличие от натрия, калий в обычных условиях не образует смешанную кристаллическую фазу ссурьмянокислородными октаэдрами. Напротив, при дальнейшей обработке он оченьлегко и полностью вымывается из сорбента, способствуя формированию правильной кристаллической решетки у готовогопродукта,После осаждения геля во всем объеме, которое, в.зависимости от концентрации и соотношения исходных реагентов, составляет 30 с 2 мин, его выдерживают для созревания 10-20 ч, затем промывают до рН промывных вод 4-6, сушат при 60-100 С, гранулируют путем декрипитации (замачивания в колодной воде) и, наконец, готовый продукт окончатель. но высушивают при 160-250 фС в течение 6-12 ч.Данный температурный режим сушки является наиболее оптимальным для окончательного сформирования и закрепл ния наиболее совершенной кристалличес кой структуры конечного продукта, В этих условиях происходит интенсивное удаление окклюдированной воды иэ сурьмяносодержащих катионитов и одновременная стабилизация ионов в определен" ных, наиболее энергетически выгодных кристаллографических позициях. Верхний предел 250 С обусловлен границей термо% 929 стабильности исходной фазы БЬОбОНЭ (л 280 С), при превышении которой в сурьмяносодержаших сорбентах начинают происходить, частично необратимые изменения, сопровождающиеся фаэовым пере-% ходом 5 Ь (1) - ь 5 Ь (1 И), вследствие чего их обменная емкость уменьшается.Проведение сушки сорбентов в указае ном температурном интервале в течение 6-12 ч, позволяет обеспечить равномер й . ность прогрева при различной толщине слоя (от 1 до 10 см)После окончательной сушки сорбент переводят в Н форму путем его контактарования с 5-кратным объемом 2- 1 3 М азотной кислоты, промывают водойдо рН промывных вод 4-6 и высушивают на воздухе или при 60-100 С до постоянного веса, Данную операцию можно проводить как после синтеза, так и не посредственно перед использованием сор, , бентов в сорбцаонных процессах, так какЬ ионы калия не входят в состав кристю- лической решетки катионитов даже при нх длительном пребывании в калиевой рорЗ ме.П р и м е р 1, 100 мл 4 М солянокислого раствора 8 Ь С 0, содержащего 0,4 МЬЬ при непрерывном перемешивании смешивают с 60 мл раствора КфО, В содержащего 0,05 М 5 л (соотношение ИЬ 5 "8:1). Через 2 мин после смешивания образуется гель по всему объему реакционной массы, который составляют при комнатной температуре для созревания на 20 ч, затем промывают до рН промывных вод 4 сушат прн 100 О грам нулируют путем замачавания в холодной воде и окончательно высушивают при 160 С в течение 6 ч.О40 П р и м е р 2. 100 мл 6 М солянокислого раствора ЬЪ С,содержащего 0,48 М ЬЬ, смешивают с 100 мл расъвора К,йО, содержащего 0,14 М Ь 1 (соотношение бЬ:Ьл 3:1). Через 30 с после смешивания образуется гель по всему обьему, который обрабатывают по примеру 1, эа исключением того, чту окончательную сушку ведут при 250 С 12 ч.МП р и м е р 3. К 100 мл 6 М соля нокислого раствора ЬСс З, содержа- . щего 0,43 МВЬ, при непрерывном пере. мешиванаи прибавляют небольцгими пор цнями 31 г сола КФО (мольное соотно- фф шение 5 Ь:К 1,5:Х). Происходит бурюя реакция, сопровождакацаяся выделением окислов азота. Затем к полученному раст209 6вору прибавляют 80 мл раствора КЯ( О,содержащего0,11 М 51 (соотношение9:514 й). Через 40 с после смеши-вання образуется. гель, который выдерживают 10 ч., промывают до рН промывных вод 6, грануларуют и окончательносушат при 200 С 10 ч.П р и м е р 4. Проводят синтез сорбента по известному способу для чегосмешивают 100 мл 6 М солянокаслогораствора ЬЬ С 1, содержащего 0,43 МБЬ, с 35 мл раствора Й Ц Ь 4 О, содержащего 0,054 МЬ (соотношениеЯЬ 5 = 8:1). Все дальнейшие операциипроводят аналогично примеру 1,П р и и е р 5. Проводят сравнительные испытания сорбентов, полученных по,.. примерам 1 и 4.На фиг. 1 представлена сорбцня КО,Ф,на фнг. 2 - Кф из 0,1 н. растворовМОСЙ и КС 6 соответственно в зависимооти от рН равновесного раствора сорбентами, полученными по примерам 1 и 4.Как видно из представленных на фи гурах данных,;,сорбенты, полученные попредлагаемому способу, обладают в интервале . рН 2-8 на 20-30% большей об-менной емкостью по сравнению с азвестным сорбентом, что, в пересчете на весовые единицы, составляет около 30 мг/л(по иону калия).Таким образом, предлагаемый способпозволяет получать неорганические сурь.мянокремневые катионаты, обладающиеповышенной обменной емкостью, исполь,зуя в качестве исходных как соединениябЫЩ, так и БЬ(ИЦ. Способ можетбыть использован в областисинтезаустойчивых в агрессивных средах ионообменников для извлечения различных ионоваэ сточнйх вод.формула изобретения1. Способ получения сурьмянокремневого катионата, включающий смешивание соляаокисных растворов сурьмы с кремнесодержащиа соединением, последу ющую выдюряску образоеавшеРося геля для созреваиая, его промывку, Гранузпьрование и сушку при повыаюаной температуре, о т л а ч аю щ а й с я тем, что, с целью увеличения обменной емкости сорбента, в качестве сопяаааслых раст воров исаапауют 4-6 М растворы ЬЬ (У ), в качестве кремаесодержащвго, Источники информации,принятыми во внимание при аксйертизЬ1. Патент франции % 1438742,кл. С 01 В 29/00, 1966. 2. Авторское свидетельство СССРМ 307063, кл. С 01 В 33/28, 1970(прототип) . 7 92920соединении сипикат калии, а сушку ведут при 160 250 С,2. Способ по п. 1, о т л и ч а ювВ и Й с я тем, что смешивание ведутВри молъиом соотношении ЬЬ:54, равном 3(8 3):1.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что сушку ведутв течение 6-12 ч,