Способ сорбционного извлечения бора из растворов

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 26,12,80 (21) 3223924/23-26 51 М. Кп. з В 01 3 39/02 С 01 В 35/00 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет 53 УДК 661. 183, .121088.8) Опубликовано 30,07,82,Бюллетень М 28 Дата опубликования описания 30,07.82(54) СПОСОБ СОРБЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ БОРА ИЗ РАСТВОРОВИзобретение относится к способуизвлечения бора из растворов и можетбыть использовано в технологии егополучения, а также в технологииочистки растворимых веществ от примесей бора.Известен сорбционный способ извлечения бора из растворов с использованием органических ионообменникови сорбентов (ЭДЭп, АНФ, АН,АВ, СБи др.) 13.Недостаток способа состоит в том,что он не позволяет достаточно полноизвлекать бор из растворов сложногосолевого состава ввиду слабой селективности органических ионообменниковпо отношению к ионам бора,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способ сорбционного извлечения бора из растворов, включающий процессы многоцикличного контактирования последних снеорганическими сорбентами на основегидроксидов металлов, элюирование бо-. 25ра щелочными растворами и его выделение из элюатов соединениями одноили двухвалентных металлов с образованием труднорастэоримых боратов этихметаллов и маточного раствора. 30 По данному способу извлечения борапроводят путем пропускания растворачерез слой неорганического сорбента(криогранулироэа ной гидроокиси циркония), элюироэания бора 1 н. раствором натриевой щелочи и последующегоосаждения бора из элюата солями илиокисью кальция в виде бората кальция ь 2) .Недостаток этого способа заключается в низкой степени прямого извлечения бора вследствие того, что в маточном растворе после осаждения бората кальция остается значительное количество растворенного .бора (около2,5-3 г/л в пересчете на .ВО 1), чтоприводит к образованию борсодержащихотходов,Целт изобретения - повышение степени извлечения бора из растворов,увеличение концентрации бора в элюатаХ и создание безотходной технологиибора.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе сорбционного извлечения бора из растворов, включающем многоцикличное контактированиепоследних с неорганическими сорбентами на основе гидроксидов металловэлюирование бора щелочными раствора946647 Таблица 1 10,13 22,53 40 45 50 ми и его выделение иэ элюатов соединениями одно- или двухвалентных металлов с образованием труднораствориваюх боратов этих металлов и маточного раствора, последний от предыдущего цикла подвергают контактированью 5 с сорбентом перед элюированием бора в последующем цикле.Технология способа состоит в следующем.Борсодержащий раствор пропускают через слой неорганического сорбента, в качестве которого используют гидроксиды металлов, например криогранулированный гидроксид циркония или смешанные гидроксиды магния и никеля.15 Поглощениый бор элюируют раствором натриевой щелочи с концентрацией 1 г-моль/л. Из полученного элюата бор осаждают в виде малорастворимого бората металла, например кальция, магния или натрия. За счет частичной растворимости боратов металлов в маточном растворе остается значительное количество ионов бора (2,7-2,8 г ВО/л).30ВО , г/л ДОЕ мг ВО,/г 25,8 ПДОЕ, мг ВО/г 32,5 После проведения данной операции, которая по времени занимает около 0,05-0,1 от времени прохождения основной операции сорбции, десорбируют бор 1 н. щелочными растворами и из Полученного элюата выделяют труднорастворимые бораты металлов, например кальция, магния или натрия,Маточный раствор после отделения осадка боратов металлов направляют на операцию донасыщения сорбента перед элюированием бора в следующем цикле. Данный раствор пропускают через слой сорбента перед операцией десорбции бора в последующем цикле работы сорбента, проводя его донасыщение бором, что, в конечном итоге, приводит к значительному увеличению степени извлечения бора из растворов и его концентрирования в элюатах. Возможность осуществления этойоперации обусловлена способностьюнеорганических сорбентов на основе2 гО и гидроокисей И 9 и й 1 повышатьобменную емкость по мере увеличенияконцентрации ионов бора в растворах,поступающих на сорбцию,В табл.1 представлена зависимость значений динамической обменной емкости до проскока (ДОЕ) и полной динамической обменной емкости (ПДОЕ) от концентрации ионов ВО в растворе для сорбента на основе гидроокисей магния и никеля с мольным отношением М 9 М)=1,8. 35,2 45,1 59,0 47,3 62,0 84,2 Операция донасыщения занимает мало времени, так как объем оборотного маточного раствора составляет лишь 4-10 от объема исходного раствора. В целом предлагаемый способ обеспечивает поступление в готовый продукт всего бора, сорбированного в каждом цикле из исходного раствора, и устраняет жидкие борсодержащие отходы.Сравнительные данные по эффективности извлечения бора из растворов известным и предлагаемым способами представлены в табл.2.Способ Известный Предлагаемый Концентрация вэлюате, гВО;1 /л Обменнаяемкость,мгВО,/г ОбменКонИз вле чение бора в готовый продукт, ф Извлечениебора в готовый продукт,В цент- рация в элюате, г ВО/л наяемкостьмгВО /л 2 гО 33 6 4,07 Мц (ОН )1+ М(ОН)1(М 9 М 1) =1 8) 38,1 46,2 4,62 7,00 89,0 65 П Р и м е Р 1. Через колонку с 10,8 г ЕгО пропускают при рН 7,7 2,23 л природной всды следующего состава, мг/л: (.ф 5,7; Ма+39,565;К 1978; Вб 0,68; М 91 ф 1320;Са 5520, 5 г 1 ф 542; Ге 1 2; В 50 (ВО 177);С 1 77600; Вг; ) 31,9; НСО 3 12,9,10Раствор пропускают через колонку до полного проскока ионов бора в фильтрат (ДОЕ = 33,6 мг ВО/г), Затем через колонку пропускают 0,085 л оборотного раствора, полученного в 35 предыдущем цикле после осаждения бората кальция (концентрация бора 2,83 г ВО/л; ПДОЕ = 52,7 мг ВО/г). Десорбцию бора с сорбента проводят раствором состава г/л: МаОН 40 и Ма 1 В 407 40 1,14 (фракция раствора после десорбции в предыдущем цикле с концентрацией по ВО менее 2,5 г/л, концентрация МаОН в нем доведена до 1 н.). Этот раствор в количестве 0,1 л пропуска ют через колонку со скоростью 0,8 м/ч. В целевой Фракции раствора объемом 0,088 л концентрация бора составляет 6,39 г ВО/л, Оставшийся бор вымывают из состава сорбента 1 н. раствором МаОН (эту Фракцию раствора используют для приготовления десорбирующего раствора, предназначенного для следующего цикла). Раствор целевой фракции нейтрализуют НС 1 до рН 9,5, после чего проводят выделение из него бо 55 рата кальция известным методом путем добавления СаС 11 и выдержки смеси в течение 48 ч для кристаллизации.Количество выделенного. бора сос,тавляет 0,335 г в расчете наВО 1, ос таточная концентрация бора в матс)чнике после отделения соли 2,7 г ВО/л.Раствор после осаждения бората кальция направляют на повторную сорбцию бора в следующем цикле работы сор 33,7 52, 7 6,39 87,8 бента, Выход бора в борат кальция сучетом сорбции бора из основного иоборотного растворов составляет878 от его количества, поглощенного из природной воды,П р и м е р 2. Через 13 г сорбента, состав которого характеризуется мольным отношением Мд(ОН).М 1(ОН)2=-1,86, со скоростью 2 м/ч пропускаютпри рН 7,8 3,5 л природной воды состава, аналогичного приведенному впримере 1, в котором концентрацияВО составляет 258 мг/л.Раствор пропускают через колонкудо полного проскока ионов бора вфильтрат (ДОЕ = 30,5 мг ВО 2/г). Затем через колонку пропускают 0,085 лоборотного раствор полученного впредыдущем цикле после осаждения бората кальция с концентрацией бора внем 2,7 г ВО/л, Общее насыщение сорбента ионами бората достигает 4,6,2 мгВО/г. Десорбцию бора с сорбента проводят раствором состава г/л: МаОН 40и МаВО 1,25 (фракция раствора после десорбции в предыдущем цикле сконцентрацией по ВО, менее 2,5 г/л,концентрация МаОН в нем доведена до1 н.). Этот раствор в количестве 0,1 лпропускают через колонку со скоростью0,8 м/ч. В целевой фракции объемом0,085 л концентрация бора составляет7,00 г ВО/л. Оставшийся бор вымывают иэ состава сорбента 1 н, растворомМаОН, для десорбции затрачивается0,10 л этого раствора, концентрацияВО в фильтрате 1,0 г/л (эту фракциюраствора используют для приготовлениядесорбирующего раствора, предназначенного для следующего цикла).Затем по примеру 1 выделяют бораткальция. Количество бора в нем составляет 0,352 г в расчете на ВО 1. Ос946647 Составитель Р,А.Пензии Редактор А.Власенко Техред Л. Пекарь Корректор М,лароши, 5 397/12 Тираж, 583 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Заказ 1 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 таточная концентрация бора в маточнике после отделения соли 2,70 гЮО/л. Раствор после осаждения бората кальция направляют на повторную сорбцию борЬ в следующем цикле работы сорбента. Выход бора в борат кальция с уче том сорбции бора из основного и оборотного раствордв 89.Результат испытаний предлагаемого способа показывает, что он позволяет извлекать бор из слабо концентриро ванных растворов, например, иэ природных вод, без их пгедваоительной упаоки. Прй его использовании степень прямого выхода бора в готовый продукт повышается в 2,3-2,6 раза, а концентоация боба в элюатах - в 1,5-1,6 раза по сравнению с известным способом. Кроме того, он дает возможность практически полностью20 устранить жидкие борсодержащие отхоПредлагаемый способ может найти применейие при извлечении бора иэ природных вод и рассолов, а также в технологии очистки различных растворов от ПримеСи бора.25 Формула изобретенияСпособ сорбционного извлечениябора иэ растворов, включающий многоцикличное контактированне последнихс неорганическими сорбентами наоснове гидроксидов металлов, элюирование бора щелочными растворами иего выделение из элюатов соединениями одно- или двухвалентных металловс образованием труднорастворимых боратов этих металлов и маточного раствора,.о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения степени извлечения бора из растворов и его концентрирования в элюатах, а такжесоздания беэотходной технологии еговыделения, маточный раствор от предыдущего цикла подвергают контактированию с сорбентом перед элюированиемоора в последующем цикле.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Иэв. АН Туркменской ССР. Сер,фиэ.-тех.,хим. и геолог. наук, 1977,9 1, с.б 4-68.2. Авторское свидетельство СССРМ 655413, кл. В 01 3 20/06, 1977.