Способ извлечения ванадия из раствора

(22) (46) (71) тем Бога 1,12.89 0,01,93 тделен изико ского ,Р. Уль ерцов ртамо вторск 1319, к ерг, Л,Г, Марнных к ванадию, и обработку весовом соотношении ванадия и 1:(2,0-2,2) и рН 2,5 - 5,0 с после- делением ванадийсодержащего пень извлечения ванадия 98 О(,. РАСТВОРА(57) Использование: биотехнология, орастворов. Сущность изобретения:ры, содержащие ванадий, обрабатывомассой водоросли СЫогеНа чо 19 аг адаптирова дут при ма водорослей дующим от осадка. Сте 2 табл. чистка аство- ютбиаг 91,ии,испожетнадиост раз ви раз не ори ель ото ОС-г аря римь пено зобретение относится к биотехнолочастности к извлечению металлов с ьзованием микроорганизмов, и моыть использовано для извлечения ваиз техногенных растворов сложного ва. эвестны способы извлечения ванадия творов, обеспечивающие степень изния 99,5-99;60 О/. ервый способ извлечения ванадия из вленных растворов состоит в том, что дный раствор добавки комплексообателя из группы о,о-диоксиазосоедий, содержащих сульфогруппы в нии с поверхностноактивным агенпроизводят флотацию. щность данного способа заключается что ион ванадия образует с водорастым комплексообраэователем отрицао заряженный комплексный анион, ый с поверхностноактивным агентом (алкамон), несущим положительный образует нейтральный или нераствов воде продукт, который и уносится образующейся при барботировании гкъГ воздуха. Извлечению ванадия не мешают 1000-кратные количества йа, К+, ЯО 4 , СГ, Остаточное содержание ванадия в растворе, Ссоставляет 1,1.10-5 фб или 0,1 мг/л.Во втором способе извлечение ванадия ф ведут из солянокислых растворов. с помощью органического реагента изододецилового спирта, взятого в соотношении с ванадием в исходном растворе 0,01- 4 0,04:1,0. При перемешивании и с - 100 С О смесь выдерживают 1 час, Полученный ф осадок отфильтровывают, высушйвают на (д) воздухе и подвергают термическому разло- сО жению при 550 С. Степень выделения вана- СО дия в осадок составляет 99,5%,Способы не позволяют селективно извлекать ванадий иэ сложных по составу техногенных растворов, содержащих в достаточно больших количествах ионы Ге, А 1, Мп, М.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ обработки сточных вод активным илом в анаэробных условиях, сущность которого состоит в том, 1791398что сульфатвосстанавливающие бактериисодержащиеся в активном иле способны ванаэробных условиях восстанавливатьсульфаты до сероводорода, образующеговайадием нерастворимые сульфиды, Остаточное содержание ванадия в очищенныхстоках 0,05 - 0,1 мг/л, что соответствуетПДК.Как следует из данных укаэанного способа, имеющиеся в системе с ванадием катионы Сц, Ее, М 1, образуют нерастворимыесульфиды металлов, которые и удаляютсяодновременно с ванадием.Например, при обработке раствора, со держащего ванадия - 100 мг/л, железа. -80 мг/л, меди - 5 мг/л и никеля - 10 мг/л,после контакта очищаемых растворов ссул ьфатвосстанавливающими бактериямистепень извлечения этих металлов соответ-"ственно составляет 99,95% для ванадия,99 9% дляжелеза и 100% для меди и никеля(табл.2, пример 12),Известный способ неселективен по отношению к ванадию, так как он направленйа очистку сточных вод от ионов металлов,образующиеся сульфиды которых выпадаютв осадок,Целью изобретения является обеспечение селективного иэвлвчения ванадия придостижении высокой степени извлечения измногокомпонентных техногенных растворов.Для достижения поставленной целипредложен способ извлечения ванадия израстворов, состоящий в том, что растворы. чодэгз,агд 1 адаптированными к ванадиюи обработку ведут при массовом соотношении вадания и водорослей, равном 1:(2,02,2), и рН среды 2,5 - 5,0,Установлено, что водоросли СЫогеИачодаг 1 з, .агц 1, адаптированные к ванадию,быстро и эффективно сорбируют толькоионы ванадия с образованием комплексныхсоединений с поверхностными функциональными группами клеток в присутствиидругих ионов металлов,Проведены исследования сорбционной емкости различных видов водорослейпо отношению к ванадию. Данные, представленные в табл.1, показали, что иэ различных видов водорослей СЫогеИа чЫцаг 1 з,шт.18, СЫогеИа ругепо 1 доза, ЯсепедезвозоЬИццвз, СЫогеИа чо 1 цаг 1 з, 1 агц 1 высокойсорбционной емкостью по отношению кванадию 154 мг/г, обладают клеткиЯсепедезгпцз оЬИццоз (пример 3) и 400 мг/л- клетки СЫогеИа чцдаг 1 з, 1.агд 1 (пример 5),которыми соответственно извлекают 30,8%и 80% ванадия из растворов НаЧОз Укаэанные виды водорослей предварительно адаптировали к ванадию. Адаптацию клетокСЫогеИа чц 1 дэг 1 з,агд 1 и ЯселедезтозоЬИцоцз проводили путем добавления ксре 5 де Тамия ванэдата натрия в концентрации2,5 10г/л в пересчете на ванадий, Черезкаждые 7 - 10 дней культуру пересевали насвежую питательную среду в течение 2-хмесяцев и выращивали при рН 6,5 - 7,0 и10 температуре 26-32 С и освещенности 5 - 6тыс,люкс,Экспериментально установлено, чтоадаптация водорослей к ванадию приводила к увеличению их сорбционной емко 15 сти на 20-25%.Так, для адаптированных клетокЯсепедезвцз оЫ 1 цццз сорбционная емкость увеличилась до 185,2 мг/г при проценте извлечения 56,7% (табл,1, пример 4).20 Лучшие результаты получены для адаптированных к ванадию клеток СЫогеИачццаг 1 з,агд 1, их сорбционная емкость составила 500 мг/г, за 1 час иэвлекаот до100% металла. Высокая сорбционная ем 25 кость водорослей СЫогеИа чЫцагз,агц 1при заявляемых параметрах способа обеспечивала и селективное извлечение ванадия из техногенных растворов,Способ реализуется следующим обра 30 зом, В качестве микрофлоры используютводоросли СЫогеИа чц 1 цагз, 1 агд 1 из коллекции Института физиологии растений АНСССР, выращенные на среде Тамия при температуре 26-32 С, при р Н 6,5-7,0, Водоросли35 предварительно адаптировали к ванадию, добавляя в питательную среду ванадат натрия вконцентрации 2,5 10 г/л, Техногенныерастворы представляют собой сложные системы, содержащие катионы различных ме 40 таллов; ванадия - 500 - 2000 мг/л, железа200 - 1500 мг/л, алюминия 2000 - 2800 мг/л,марганца 100 - 150 мг/л, никеля 20-80 мг/л,рН раствора 1,8 К исходному ванадийсодержащему раствору добавляют водоросли СЬоге 1 а чЫцаг 1 з,агц 1 в виде пасты. Пасту водорослей получали путем отделения клеток от питательной среды, центрифугированием при ч = 1500 об/мин в течение 20 минут, Массовое соотношение ванадия к водорослям составляет 1:(2,0-2,2) и рН среды 2,5 - 5,0; которое создают, добавляя 10%-ный раствор МаОН, Полученную смесь перемешивают в течение 1-2-х часов, Затем клетки отделяют от жидкости, например центрифугированием в течение 15 минут при ч = 1500 об/мин, Осадок анализируют на содержание металлов.Количество сорбированного клетками металла определяют методом рентгенофлюоресцентного анализа на приборе Хй,Извлечение ванадия. считается селективйьсм, когда количество примесей в ванадийсодержащем осадке не превышает 5%, что озволяет использовать полученный ванадий в качестве легирующей добавки.становлено, что существует оптимальный интервал значений рН среды (2,5-5,0), при котором достигается максимальная степень извлечения ванадия при минимальнойстеп.ни извлечения сопутствующих металлов табл,2, примеры 1-7).ри рН среды ниже заявляемого предепример, рН 2 (табл.2, пример) клетки т физиологическую активность и утрат селективность. Наряду с ванадием извлекаться и другие металлы (Ре, А, ) из многокомпонентньсх растворов, том степень извлечения ванадия падо 70%, э количество примесей в ватеря чива буду Мп, При дает надийсодержащем осадке возрастает дос 20,0величение рН среды до 5,5 приводит к гидр лизу железа и частичному гидролизу алю иния, образующиеся коллоидньсе частицы Ге(ОН)з и АГ(ОН)з наряду с ванадием сорб 1 русотся на активных центрах поверхностссс водорослей. Степень извлечения ванад я падает до 85%, а количество при есей в ванадийсодержащем осадке возр стает дб 22,8% (табл,2, пример 9).оличество вводимых водорослей выбран из условия полноты извлечения ванадия,ри массовом соотношении ванадия к водорослям ниже заявляемого предела, например, равном 1:1,9 не обеспечивается достатсчно высокая степень извлечения ванадия. При этом ванадий извлекается на 90%,извлечение примесей повышается до 2,1% (табл.2, пример 10),Верхний предел соотношения ванадия к водсорослям ограничен тем, что повышение в системе содержания водорослей не приводит к увеличению ни степени извлечения в надия, ниегоселективности и является э ономически нецелесообразным (табл пример 11).П р и м е р. Берут 250 мл исходного техногенного раствора, содержащего ванадия 0 5 г; железа 0,25 г, алюминия 0,5 г; марганца 0,025 г и никеля 0,005 г; добавляя 10%-ный раствор ИаОН, создают в среде рН5,0. Затем добавляют водоросли Сапогеачи 9 агэ,аг 91 предварительно адаптированные к ванадию в виде пасты в количе 5 стве 3,3 г; содержащие 1 г клеток в пересчетена сухое вещество,Массовое соотношение ванадия к водорослям равно 1:2. Полученную смесьперемешивают в течение 2-х часов, Клетки10 отделяют центрифугированием прич = 1500 об/мин в течение 15 минут. Ванадийсодержаций осадок анализируют насодержание металлов методом рентгенофлюоресцентного анализа на приборе15 Хй.В осадке содержится 0,5 г Ч, 0,014 г Ре,0,006 г А, 0,007 г Мп, 0,0003 г Мс, Степеньизвлечения ванадия 100%, а примеси ванадия, содержащиеся в осадке, составляют20. 4,1% (табл,2, пример 3).Предлагаемый способ извлечения ванадия из растворов имеет следующие преимущества по сравнению с известным(прототипом):25 обеспечивает селективное извлечениеванадия из многокомпонентных техногенных растворов, что характеризуется 95,9 -98,6%-ным содержанием ванадия в осадке,примеси при этом составляют 1,23 - 4,1%;30 обеспечивает практически 100%-ноеизвлечение ванадия (остаточное содержание ванадия в растворе находится на уровнеПДК = 0,1 мг/л);обеспечивает эффективное извлечение35 ванадия при высоких концентрациях ванадия (до 2 г/л) и сопутствующих металлов(нап ример, Ре до 1,5 г/Л, А - до 2,8 г/л).Опытно-промышленная проверка предлагаемого способа извлечения ванадия из40 растворов будет проводиться на Запорожском титано-магниевом комбинате в 1990 -1991 гг,Формула изобретенияСпособ извлечения ванадия из раство 45 ра путем обработки его биомассой микроорганизмов с последующим отделениемванадийсодержащего осадка, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышениястепени и селективности извлечения вана 50 дия, используют биомассу водорослейСЫогеа чи 9 агзагд 1, адаптированных кванадию, и обработку ведут при рН 2,5-5,0и массовом соотношении ванадия и биомассы водорослей 1:(2,0-2,2),1791398 Таблица 1Сорбционная емкость (мг/г) клеток по отношению к ванадию и степень извлеченияего из чаЧОз Концентрация соли 2 г/л в пересчете на ЧКон ент а ия клеток 4 г/л по с хом вес рН среды =4,5 В емя контакта - 1 часых растворов с поно 1 тьо волорослей лрелвзрительно юл Извлечение взнв Ф извлечениюнетвллв отисхолной концентрвцииквюлого из н е сос Остаточная конце цпссоесоотнопениенлЛиязолороллн р ср ци твл ав исхолног 1 испол зовюнн Вренячвс г/л вв рзстеор ннкро и при неси Ч к с едлвгееный способ ПОЬ 1 оте 11 а0018 зт 1 Б 2,5 1:2 1 980 99 9710 1791398 Продолжение табл,2 Вреия, рНчас орели ГР Состав исходногопп раствора, мг/л 2 состав Испольвованнаямикрофлора Ф извлеченияметалла отисходной концентрациикаклого из них Остаточная концентрация металла, м т РеА г 1 п прм меси 900,0 Ре ц 2,0 А2,0 и 5,0 й Э,О 94,57 5,4 Э О, 955 940 142.5 77,6 2,Э 2 2.5 Врототип Сульфатвосстанавлйввкцие бактерии 9 " 99,95Ре " 99,9Сч100,0И00,0 51,Э 40,7 1 Осуток 5,2 0,05 0,1Редатор Зака 131 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 172000Ре000 А2000Хп150ВО 12 Чд 100РеВО Сч ы 5Я ф 10 яссовпесоотновение ааняпня кэпйпрослян Составитель З.УльбергТехред М,Моргентал Корректор А.Козориз