Способ получения фильтрующего слоя для извлечения из растворов растворенных веществ

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1204232 (51)4 В 01 D 37 02, С 02 F 1 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3653453/23-26 (22) 12.09.83 (46) 15.01.86. Бюл. № 2: (71) Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР (72) А. А. Лавриненко и А. М. Гольман (53) 66.067.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 291725, кл. В 01 J 39/04, 1970.

Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева, 1972, № 6, с. 654.

4 с (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО СЛОЯ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ

РАСТВОРОВ РАСТВОРЕННЫХ ВЕЩЕСТВ включающий пропускание суспензии на основе ионообменных волокон через фильтровальную перегородку, отличающийся тем, что, с целью повышения пропускной способности слоя при сохранении его защитного действия, пропускание суспензии осуществляют в присутствии микропузырьков, образующихся при электролизе воды при расходе количества электричества 15 — 50 Кл на 1 г волокна.

1204232

Изобретение относится к способу получения фильтрующего слоя для извлечения из растворов растворенных веществ и может быть использовано в гидрометаллургии и для очистки сточных вод.

Целью изобретения является повышение пропускной способности слоя при сохранении

его защитного действия.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1, в верхней части которого горизонтально закреплена сетка (фильтрующий элемент) 2, а в нижней части также горизонтально — сетчатые электроды 3. В нижней части аппарата над электродами 3 расположено отверстие 4 для входа раствора, а в верхней части (над сеткой 2) — о верстие 5 для выхода раствора. Фильтрующий слой 6 образуется под сеткой 2, Водяной манометр 7 служит для измерения падения давления (ЛР) раствора при прохождении его через фильтрующий слой 6.

Способ реализуется следующим образом.

Через отверстие 4 корпус заполняют раствором неорганического электролита, например раствором серной кислоты, имеющим рН 3. Затем через отверстие 4 в корпус 1 с заданной постоянной скоростью ()30—

50 м /ч на 1 м горизонтального сечения корпуса 1) начинают вводить суспензию ионообменных волокон или их смесь с зернистым ионообменным материалом в том же неорганическом электролите. Концентрация суспензии находится в пределах 0,5 — 3 г/л.

Одновременно электроды 3 подключают к источнику постоянного тока. При этом происходит электролитическое разложение воды и на электродах образуются микропузырьки водорода и кислорода. Общий объем микропузырьков, образующихся в единицу времени, регулируют силой тока, подводимого к электродам 3. Оптимальный расход количества электричества составляет

15 — 50 Кл на 1 r ионообменных волокон.

Смесь ионообменных волокон и оторвавшихся от электродов всплывающих микропузырьков увлекается током раствора вверх и задерживается сеткой 2, образуя фильтрующий слой 6, а раствор фильтруется через слой 6 и сетку 2 и выходит из корпуса 1 через отверстие 5. После достижения заданной длины

g фильтрующего слоя 6 прекращают подавать суспензию ионообменного материала и отключают электроды 3 от источника постоянного тока. Благодаря наличию микропузырьков фильтрующий слой 6 прижат к сетке 2. Через сформированный слой с заданной постоянной скоростью фильтруют раствор, содержащий вещество, которое необходимо сорбировать. Раствор вводят

30 в корпус через отверстие 4 и выводят через отверстие 5. О гидравлическом сопротивлении фильтрующего слоя 6 судят по величине отношения ЛР/V (где ЛР— падение давления раствора при прохождении слоя 6, измеряемое манометром 7; V — скорость фильтрования м /ч на 1 м горизонтального сечения корпуса 1), а о его защитном действии — по объему Ч профильтрованного раствора «до проскока», т. е. до появления сорбируемого вещества в выходящем через отверстие 5 растворе. При протекании раствора через фильтрующий слой происходит растворение микропузырьков газа и на их месте образуются полости, незаполненные частицами ионита, которые обеспечивают более свободный проток раствора, т. е. меньшее его гидравлическое сопротивление и, следовательно, большую скорость фильтрования при данном давлении. Хаотическая ориентация волокон в фильтрующем слое один относительно другого обеспечивает необходимую жесткость слоя, сохранение полостей после вымывания пузырьков и постоянство сопротивления в процессе работы фильтра.

Расход количества электричества Q составляет 15 — 50 Кл на 1 г ионообменных волокон. При меньших значениях количество пустот в фильтрующем слое мало, его гидравлическое сопротивление значительно больше, а скорость фильтрования соответственно меньше и близка к скорости, получаемой по известному способу. При 50 Кл/г происходит слияние микропузырьков в слое с образованием крупных полостей и крупных каналов, что уменьшает защитное действие фильтрующего слоя.

Размер частиц зернистого ионообменного материала должен быть менее 100 мкм, а их количество не более 20Я от массы ионообменных волокон. При более крупных частицах скорость сорбции мала и защитное действие фильтрующего слоя практически не возрастает. При количестве зернистого материала более 20Я гидравлическое сопротивление фильтрующего слоя больше и скорость фильтрования меньше, чем в известном способе.

Пример 1. Готовят суспензию ионообменных волокон ВИОН АН-1 (диаметр волокна

15 — 20 мкм, длина 1,5 мм) в дистиллированной воде, подкисленной серной кислотой до рН 3. Концентрация волокна в суспензии составляет 1 г/л. Фильтрующий слой получают в цилиндрической колонке диаметром

36 мм и высотой 130 мм. Намыв осуществляют на сетку из нержавеющей проволоки диаметром 0,2 мм с размером отверстий

0,7)(0,7 мм. Скорость намыва составляет

30 м/ч, сила тока 160 мА (Q — 36,2 Кл/г), продолжительность намыва 13,2 мин. В результате намыва образуется фильтрующий слой длиной =5 см. Через этот слой со скоростью V =30 м/ч фильтруют раствор, со1204232

1, q, см Кл/г

Способ

Количество ионит в слое, r P V, мм.вод м/ч

V, л ст.

АН-251

ВИОН

АН-1

16,1

4,5 0 270 15,9 17,0

4 5 0 270 11 3 23 9

Известный 3,5 и

21,1

0,5

3,5

Предложенный по примеру

15,9

5 0 36,2 270 30,0 9,0

4,9 15,0 270 22,4 12,0

5,1 50,0 270 45,5 6,0

4,8 14,0 270 16,6 16,3

5,2 51,0 270 50,0 5,4

5,1 36,2 270 24,6 11,0

3 5

16,0

3,5

12,4

3,5

16,0

3,5

2,3

3,5

21,0

3,5

0,5

Составитель Н. Строганова

Редактор Н. Швыдкая Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 8455/5 Тираж 658 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 держащий 20 мг/л сорбируемого металла— молибдена и имеющий рН 3.

Падение давления при прохождении раствора через фильтрующий слой составляет ЛР=270 мм вод. ст., что соответствует гидравлическому .сопротивлению а Р/V =

- мм вод ст.=9 / — - . Объем профильтрованного м/ч

Пример 4. Фильтрующий слой получают согласно примеру 1, но в суспензию ВИОН

АН-1 вводят зернистую ионообменную смолу

АН-251 крупностью 60 — 100 мкм в количестве 14,3Я от массы ВИОН АН-1. Сорбцию осуществляют из раствора согласно примераствора «до проскока» (концентрация не более 0,5 мг/л составляет V = 15,9 л.

Примеры 2 и 3 аналогичны примеру l.

Конкретные условия осуществления процесса и данные по фильтрованию раствора через полученный фильтрующий слой представлены в таблице. ру 1. При АР=270 мм вод ст. скорость протока составляет V=24,6 м/ч (ЛР/Ч=

=11 мм вод. ст. — объем раствора до пром7ч скока V=21 л, а длина фильтрующего слоя

40 f=5 1 см).