Способ извлечения ионов из раствора

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц 51) С 02 Р 1/48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Ионообменные сорбенты в промышленности. АН СССР, М., 1962, с.132.2. Авторское свидетельство СССР Р 664330 кл. С 02 В 1/40, 1978,. ЯО 828 Я 6 А(54)(57) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ИЗРАСТВОРА, включающий одновременноевоздействие магнитного поля на исходный раствор и ионообменный материал, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения энергозатрат,воздействие магнитного поля на раствор и ионообменный материал осуществляют послойно, причем воздействиена каждый из слоев осуществляют втечение одинакового промежутка времени, взятого в интервале 0,5-36 ч.10 Изобретение относится к технологии ионообменной очистки растворови может быть использовано в процессах обогащения полезных ископаемыхионообменными способами, в частности при извлечении иэ сточных вод цветных металлов, а также в химическойи других отраслях промышленности,где используются ионообменные процессы при очистке сточных вод дляцелей оборотного водоснабжения.Известен способ извлечения цветных металлов из сточных вод гидрометаллургических предприятий, заключающийся в том, что из сточных вод,образующихся в процессе производства 15молибдата аммония, при помощи ионитов извлекают молибден 1( .Однако для этого способа характерна невь 1 сокая рабочая (динамическая)обменная емкость ионообменного материала, которая значительно ниже полной обменной емкости последнего,чтоприводит к увеличению времени, связанного с регенерацией ионообменногоматериала, и расхода воды на собственные нужды и, как следствие, повы 25шению себестоимости извлечения иэсточных вод цветных металлов и других компонентов.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения ионов иэ раствора, который осущест.:ляют при одновременном воздействии магнитного поля на исходныйраствор и ионообменник 2(. 35Однако применение указанного способа для извлечения из сточных водряда ионов, например ионов тяжелыхметаллов, сопряжено со значительнымиэнергозатратами. 40Целью изобретения является уменьшение энергозатрат при извлеченииионов из раствора.Цель достигается тем, что воздействие магнитного поля на РаствоР и . 45ионообменный материал осуществлят послойно, причем воздействие на каж. дый иэ слоев осуществляют в течение одинакового промежутка времени,взятого в интервале 0,5-36 ч.На фиг.1 приведена схема установ ки для осуществления предлагаемого способа, на фиг.2 - схема ионообменного фильтрования раствора.Установка содержит электромагнитные катушки 1-4, подключенные по параллельной схеме к выпрямительному устройству 5 постоянного тока, полюсные кольца 6-10 и сердечник 11, изготовленные из магнитомягкой стали, корпус ионообменной колонны 12, из готовленный из немагнитного материала 13 толщиной 100 см, Для отбора проб предусмотрены специальные штуцера 14, установленные по высоте колон- ны, и пробоотборник 15. 65 Для работы ионообменной колонныпредусмотрены емкости 16 и 17, соответственно для регенерационного раствора и взрыхления, емкость 18 длядистиллированной воды, предназначенной для отмывки ионообменного материала от продуктов регенерации, а.также трубопроводы 19-24.В процессе работы ионообменногофильтра сначала выполнялся контрольный опыт (пример 1), затем опыт поизвестному способу (пример 2), затемпо предлагаемому способу (пример 3).П р и м е р 1. Извлечение молибдена из сточных вод производства парамолибденового алюминия следующегосостава: Мо 18 8 мг-экВ/л, Сц9,5 мг-экВ/л; Са 35,6 мг-экВ/л,"С 1 41,5 мг-экВ/л; БО, 22,4 мг-экВ/л.Выделение молибдена производилина анионите АН. Скорость фильтрации5,5 м/ч. Взрыхление производили сточной водой с интенсивностью 3,5 л/м св течение 15 мин. Регенерация производится 10-ным раствором аммиака втечение 1.ч, скорость пропуска регенерационного раствора 8,5 м/ч, Удельный расход отмывочной воды 4,5 м/м,скорость пропуска отмывочной воды8,5 м/ч.При проведении эксперимента определяли рабочую. обменную емкость ани-онита АНпо Мо -иону.2+П р и м е р 2. Технологическиепараметры фильтрации и состав сточных вод те же, что и в примере 1.Фильтрацию сточной жидкости черезанионит вели при одновременном воздействии магнитного поля на исходную жидкость и ионообменник, т.епри включенных электромагнитных катушках1-4. Напряженность магнитного поля3,75 104 А/м,П р и м е р 3. Технологическиепараметры фильтрации и состав сточныхвод те же, что и в примере 1,Фильтрацию сточной жидкости черезанионит вели так же, как и в примере 2. Причем обработку фильтруемойжидкости и ионообменного материала 4осуществляли послойно, воздействуямагнитным полем на каждый последующийслой в течение 1,5 ч.Время последней обработки принимали по проскоку в фильтрат иона в количестве 0,5-0,8 мг-экВ/л, что определялось при помощи анализа проб фильтрата, отобранных из штуцеров 14.При этом вначале включалась электромагнитная катушка. Затем послепроскока Мог -иона в пробоотборномштупере 14 первого слоя анионита,считая с верха колонны 12, включаютэлектромагнитную катушку 2 и выключают катушку 1, далее после проскока Мо -иона в пробоотборном штуцерег+второго слоя анионита включают электромагнитную катушку 3 (выключают828636 Р опыта Рабочая обменная емкость,г-экВ/м Концентрация Напряжениона в исхо- ность магдном раство- нитногоре,мг-экв/л поля, А/м Ио Изменениерабочейобменнойемкости,Ъ Объе иони м 1 0,0025 18 0,3 о 3,75 10 Мо 2 0,002 1,6 275 10 0,0025+3 844,5 М катушку 2 ) и, наконец, после проскока Моф -иона из третьего слоя анионита включают электромагнитную катушку 4 (выключают катушку 3).Напряженность магнитного поля та же, что и в примере 2, 5Изменение рабочей обменной емкости показано в таблице,Как видно из данных , приведенных в таблице, изменения рабочей обменной 10 емкости ионитов по предлагаемому способу (пример 3) и по известному (пример 2) практически одинаковы, а затраты электроэнергии в три раза меньше, так как обработку раствора и ио нообменного материала осуществляют послойно (в данном примере четыре слоя).физико-химическая сущность явлений, наблюдаемых при извлечении ио нов из раствора по предлагаемому способу, видна из схемы ионообменного Фильтрования раствора ( см.фиг.2) .Ионы, находящиеся в исходном растворе и подлежащие удалению, условно обозначены черными кружками, а ионы, находящиеся вионной атмосфере молекул ионита, условно обозначеньь белыми кружками. Задача ионитового фильтра заключается в осуществлении ионного обмена, в результате которого 30 "черные" ионы переходят в ионную атмосферу ь.лекул ионита, а взамен их в обрабатываемый раствор поступают из той же ионной атмосферы "белые"ионы.В начале рабочего цикла (ряд А) 35 обмен "черных" ионов на "белые" протекает наиболее интенсивно с первой по ходу Фильтрования раствора молекулой ионита (условно поперечный ряд 1). Далее у второй молекулы по 40 ходу Фильтрования этот обмен ослабевает, поскольку обтекающий ее раствор уже имеет некоторое количество "белых" ионов. У третьей молекулы ионита обмен становится еще слабее и, наконец,45 после третьей молекулы раствор не содержит "черных" ионов, т.е. все подлежащие удалению ионы адсорбированы ионитом.Через некоторый промежуток времени работы ионита (ряд 5) первый и второй 50 ряды молекул ионита обменяли все находящиеся в их ионной атмосфере 1 белые" ионы на "черные", и потому, хотя ионный обмен с раствором у них продолжает протекать, он не приводит к каким- либо изменениям как этих молекул ионита, так и протекающего мимо них раствора. Обмен же "черных" ионов раствора на "белые" ионы молекул.ионита переместился ниже и происходит теперь у третьей, четвертой и пятой молекул,Таким образом, период работы ионитового Фильтра (ряд 6) можно разделить на следующие три зоны состояния ионита:первая зона (условно молекулы 1 и 2) истощенного ионита, поскольку находящиеся в ней белые" ионы использованы для обмена на "черные"; вторая эона (условно молекулы 3-5) полезного обмена, так как в этой зоне начинается и заканчивается обмен "черныхн на "белые 1 ионы;третья зона (условно молекулы 6-10) зона неработавшего ионита.По мере работы ионитового фильтра (ряды В,Г и Д) эона Истощенного ионита возрастает, заставляя работающую зону опускаться за счет зоны неработавшего ионита, и так далее до тех пор, пока зона истощения не распространится на все молекулы ионита от первой до десятой, а выхбдящий рас,твор не будет содержать практически только "черные" ионы.По предлагаемому способу интенсификация ионообменных процессов достигается путем одновременного воздействия магнитного поля на исходный раствор и ионообменный материал в зоне полезного обмена (ряд А,молекулы 1-3, ряд Б, молекулы 3-5, ряд В, молекулы 5-7, ряд Г, молекулы 7-9, ряд Д, молекулы 9 и 10).Величина зоны полезного обмена зависит от качественных показателей ис-. ходного раствора, типа ионита и технологического регламента работы ионообменного Фильтра. Предлагаемый способ извлечения ионов из раствора по сравнению с известным позволяет:снизить в 3-8 раз расход электроэнергии, необходимой для питания намагничивающих устройствуменьшить капитальные и эксплуатационные затраты в среднем на 15-20;снизить себестоимость извлечения ионов из растворов в среднем на 20-25..2 41 3/4 Тираж 867 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо.делам иэобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 ак лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Составитель О.СимоменкоРедактор Е,Зубиетова Техред Л. Микеж Корректор Г, РешетЛ