Способ получения ферроцианидсодержащего сорбента

 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии синтеза неорганических сорбентов, и может быть применено для получения селективного к цезию ферроцианидсодержащего сорбента, который можно использовать для очистки жидких радиоактивных отходов АЭС. Способ получения ферроцианидсодержащего сорбента включает перевод в фильтре пористой неорганической матрицы в аммиачную форму пропусканием через нее раствора аммиака с возвратом фильтрата в исходный раствор аммиака и последовательную обработку в фильтре этой матрицы раствором соли переходного металла и подкисленным раствором ферроцианида калия. Способ можно проводить в две стадии и использовать дополнительно второй фильтр с загрузкой из пористой неорганической матрицы. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии синтеза неорганических сорбентов, и может быть применено для получения селективного к цезию ферроцианидсодержащего ионообменника. Этот сорбент можно использовать, в частности, для очистки жидких радиоактивных отходов атомных электростанций.

Известен способ получения композиционного ферроцианидсодержащего сорбента, включающий последовательную обработку пористого неорганического сорбента аммиачным раствором соли переходного металла и подкисленным раствором ферроцианида калия.

В этом способе в качестве пористого неорганического сорбента используют силикагель.

Недостатком способа является снижение коэффициента распределения цезия при низком солесодержании очищаемых растворов из-за пептизации ферроцианида никеля на матрице, в состав которой не входят компоненты, подавляющие пептизацию.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения ферроцианидсодержащего сорбента, включающий последовательную обработку в фильтре пористой неорганической матрицы раствором соли переходного металла и подкисленным раствором ферроцианида калия.

В этом способе обработку неорганической матрицы (алюмосиликата) проводят аммиачным раствором соли переходного металла, т.е. фактически раствором аммиаката соответствующего переходного металла. В результате химической сорбции аммиаката переходного металла на силикагеле и последующего взаимодействия с ферроцианидом калия образуются комплексные соединения, избирательно взаимодействующие с ионами цезия.

Наличие в матрице алюминия способствует подавлению пептизационных процессов.

Недостатком этого способа является то, что для получения аммиаката никеля раствор соли переходного металла должен содержать избыток аммиака. Кроме того, при снижении концентрации аммиака велика вероятность нежелательного выпадения мелкокристаллического осадка гидролизованных форм солей никеля в объеме фильтра.

Таким образом, в этом способе имеет место неэффективный расход аммиака и создаются условия, когда ионы аммиака являются конкурентами ионам никеля при образовании комплекса с силанольными группами.

Задачей изобретения является повышение обменной емкости сорбента, экономия реагентов и сокращение количества отходов.

Для решения этой задачи в способе получения ферроцианидсодержащего сорбента, включающем последовательную обработку в фильтре пористой неорганической матрицы раствором соли переходного металла и подкисленным раствором ферроцианида калия, перед обработкой неорганической матрицы раствором соли переходного металла матрицу переводят в аммиачную форму пропусканием через нее раствора аммиака.

Способ можно проводить в две стадии и использовать дополнительно второй фильтр с загрузкой из пористой неорганической матрицы, причем на первой стадии фильтраты растворов аммиака, соли переходного металла и ферроцианида калия пропускать через второй фильтр, а на второй стадии через второй фильтр пропускать растворы аммиака, соли переходного металла и ферроцианида калия, при этом фильтраты этих растворов пропускать через первый фильтр, который предварительно заполнить свежей загрузкой неорганической матрицы.

При таком выполнении способа соль переходного металла образует с переведенной в аммиачную форму матрицей такие же комплексы, как и в способе-прототипе. Однако, избыточного после перевода матрицы в аммиачную форму количества свободных ионов аммония недостаточно для образования аммиаката переходного металла, например никеля, но достаточно для создания щелочной среды, за счет чего в непосредственной близости от поверхности пор происходит гидролиз солей никеля и выпадение гидролизованных форм никеля на внутренней поверхности пор сорбента, которые удерживаются за счет адгезионных сил.

Таким образом, осуществление предлагаемого способа обеспечивает повышение обменной емкости сорбента, экономию аммиака за счет возврата фильтрата раствора аммиака после второго фильтра в исходный раствор и экономию солей за счет наличия второго фильтра, что также сокращает количество отходов.

Предлагаемый способ получения ферроцианидсодержащего сорбента реализуют по схеме, приведенной на чертеже, следующим образом.

На первой стадии фильтры 1 и 2 заполняют неорганической матрицей (силикагелем или алюмосиликатом с высоким содержанием кремния). Через фильтр пропускают концентрированный раствор аммиака, фильтрат направляют на фильтр 2 и возвращают в емкость 3 с исходным раствором аммиака. Раствор соли переходного металла из емкости 4 пропускают последовательно через фильтры и фильтрат собирают в осадительном баке 5. Фильтры промывают несколькими объемами дистиллированной воды, затем последовательно обрабатывают подкисленным раствором ферроцианида калия из емкости 6. Фильтрат после фильтра 2 также собирают в осадительном баке 5, после этого фильтры дренируют и промывают дистиллированной водой. Сорбент в фильтре 1 готов к работе и его выгружают. Фильтр 1 заполняют свежей загрузкой неорганической матрицы. Загрузка фильтра 2 только частично переведена в ферроцианидную форму.

На второй стадии раствор аммиака из емкости 3 направляют в фильтр 2, а фильтрат в фильтр 1, а затем в емкость 3. Раствор из емкости 4 пропускают последовательно через фильтр 2 и 1 и фильтрат собирают в осадительном баке 5. Затем промытые дистиллированной водой фильтры последовательно обрабатывают раствором из емкости 6, причем фильтрат направляют в осадительный бак 5. После промывки дистиллированной водой сорбент в фильтре 2 готов к работе и его выгружают, а затем фильтр заполняют свежей загрузкой неорганической матрицы. Фильтр 1 заполнен готовым сорбентом частично, и на следующей стадии все операции повторяются, причем все растворы подают сначала в фильтр 1.

П р и м е р 1. Фильтры 1 и 2 объемом по 50 см3 заполнили силикагелем марки МСКГ. 150 см3 25%-ного раствора аммиака из емкости 3 пропустили последовательно через фильтры, затем через фильтр 1 пропустили 300 см3 раствора азотнокислого никеля с концентрацией по никелю 0,1 М, фильтрат пропустили через фильтр 2.

Оба фильтра дренировали и промыли 350 см3 дистиллированной воды. После этого 250 см3 0,1 М подкисленного раствора ферроцианида калия пропустили последовательно через фильтры, а фильтрат слили в осадительный бак 5. Оба фильтра дренировали и промыли дистиллированной водой. Из фильтра 1 выгрузили 50 см3 готового сорбента и заполнили фильтр свежей порцией силикагеля.

На следующей стадии 150 см3 раствора аммиака сначала пропустили через фильтр 2, затем через фильтр 1 и вернули в емкость 3. Остальные растворы пропускали последовательно через фильтры 2 и 1 аналогично тому, как это делали на предыдущей стадии. В результате в фильтре 2 получили 50 см3 готового сорбента.

В итоге с фильтров 1 и 2 получили 100 см3 ферроцианидсодержащего сорбента с емкостью по ферроцианиду никеля 170 мг/г.

П р и м е р 2. В фильтр 1 загрузили 50 см3 силикагеля марки МСКГ. Смешением раствора азотнокислого никеля и концентрированного аммиачного раствора получили раствор аммиаката никеля с концентрацией ионов никеля 0,1 М. 250 см3 этого раствора пропустили через фильтр 1, промыли 350 см3 дистиллированной воды. Затем через фильтр пропустили 200 см3 0,1 М подкисленного раствора ферроцианида калия. Фильтрат отправили в отходы, а фильтр промыли водой.

В результате получили 50 см3 сорбента с емкостью по ферроцианиду никеля 85 мг/г.

Анализ опытных данных показывает, что емкость сорбента по никелю, полученного предложенным способом, вдвое выше емкости сорбента, полученного с помощью способа-прототипа. В то же время для получения одного и того же количества сорбента, полученного предложенным способом, израсходовано меньше реагентов, чем для сорбента, полученного способом-прототипом.

Предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет получить сорбент с большей сорбционной способностью за счет адгезионного осаждения добавочного количества ионов никеля на матрице, что может обеспечить большую степень концентрирования радиоактивных отходов, подлежащих захоронению. Кроме того, предложенный способ обеспечивает более производительный процесс получения сорбента и экономичный расход химических реагентов за счет их более эффективного использования.

Это может улучшить экологическую обстановку на АЭС.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОЦИАНИДСОДЕРЖАЩЕГО СОРБЕНТА, включающий обработку пористого кремнеземсодержащего материала раствором соли переходного металла, а затем подкисленным раствором ферроцианида калия, отличающийся тем, что перед обработкой соли переходного металла материал обрабатывают раствором аммиака.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс ведут по крайней мере в две стадии в двух аппаратах, заполненных материалом, при этом на первой стадии растворы после первого аппарата подают во второй аппарат, после чего материал из первого аппарата выгружают и загружают аппарат новой порцией материала, а на второй стадии растворы пропускают вначале через второй аппарат, затем через первый, после чего материал из второго аппарата выгружают и загружают его новой порцией материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Федеральное государственное унитарное дочернее предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт атомных электростанций "

Номер и год публикации бюллетеня: 5-2004

(73) Патентообладатель:ОАО "Всероссийский научно-исследовательский институт по эксплуатации атомных электростанций"

Договор № 18102 зарегистрирован 08.01.2004

Извещение опубликовано: 20.02.2004        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к очистке сточных вод и может быть использовано при очистке бытовых стоков

Изобретение относится к получению сорбентов ионов металлов и может быть использовано для получения высокоселективного сорбента щелочных, щелочно-земельных, цветных и тяжелых металлов на основе железомарганцевых конкреций

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к области получения органоминеральных сорбентов (ионообменников), и может найти применение для очистки, умягчения и обеззараживания воды

Изобретение относится к химической технологии, а именно к получению неорганических материалов (сорбентов), и может быть использовано для синтеза гранулированного сорбента для селективного извлечения лития из природных рассолов и технологических солевых растворов, содержащих литий

Изобретение относится к производству гранулированных целлюлозосодержащих сорбционных материалов, используемых для удаления масел и смазок на финишных операциях обработки металлических деталей сложной формы

Изобретение относится к области аналитической химии, экологии, медицины и найдет применение при контроле содержания органических загрязнителей воздуха, воды, включая очистку воздуха, воды от последних, в области медицины при создании новых материалов медицинского назначения, а также материалов для очистки вирусных суспензий от посторонних белков и материалов для гемосорбции

Изобретение относится к химической промышленности

Изобретение относится к способам получения селективного сорбента меди, который используется для разделения, очистки и извлечения металлов из растворов в аналитической химии, в гидрометаллургии, а также для удаления ионов цветных металлов из сточных вод

Изобретение относится к способам получения сорбентов при очистке воды от радионуклидов, пестицидов и других распространенных техногенных загрязнителей

Изобретение относится к цветной металлургии, препаративной и аналитической химии

Изобретение относится к композиционному алюмосиликатному сорбенту с углеродом, окклюдированным во вторичных порах алюмосиликата, и способу его получения и модифицирования

Изобретение относится к очистке промышленных и бытовых сточных вод, в частности, к сорбентам, и может быть использовано на предприятиях легкой промышленности, органического синтеза и др

Изобретение относится к химической промышленности

Изобретение относится к области сорбционной газоочистки

Изобретение относится к гранулированному сорбенту фосфату циркония, который пригоден для концентрирования, выделения и разделения катионов различных металлов и радиоактивных веществ из водных и органических сред в химической промышленности, гидрометаллургии, медицине, атомной энергетике и радиоэкологии

Изобретение относится к способам получения композитных сорбентов на основе гексацианоферрата транзитных металлов и органических носителей, а также к композитным сорбентам, полученным этим способом, и обладающим высокой степенью извлечения радионуклидов цезия (до 98,9%), стронция (до 85,5%), таллия (до 96,7%), а также низкой степенью растворимости в воде, составляющей менее 0,01%

Изобретение относится к химической технологии, конкретно, к способам получения композиционных сорбентов на основе ферроцианидов переходных металлов, которые могут быть использованы для очистки растворов от радионуклидов цезия

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способам получения селективных неорганических сорбентов, которые могут быть использованы для извлечения ионов рубидия и цезия из растворов

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к атомной экологии и может быть использовано при переработке жидких радиоактивных отходов (ЖРО), образующихся при эксплуатации различных ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) на транспортных средствах (атомных ледоколах, подводных лодках, плавучих АЭС)
Наверх