Способ получения полимерного органоминерального сорбента

 

Изобретение относится к получению пористых гранулированных сорбентов на основе полимерных анионитов, модифицированных соединениями железа (III), которые могут быть применены для извлечения токсических компонентов из водных и газовых сред. Способ включает насыщение анионита ионами трехвалентного железа, при этом насыщение ионами трехвалентного железа проводят в насыщенном растворе хлорида натрия или раствором хлорида железа в (8-11) н. соляной кислоте, в качестве анионита берут слабоосновные или сильноосновные аниониты, а после насыщения анионита проводят осаждение гидроксида железа в порах анионита путем обработки последнего раствором щелочи или аммиака. 1 табл.

Изобретение относится к получению пористых гранулированных сорбентов на основе полимерных анионитов, модифицированных соединениями железа (III), которые могут быть применены для извлечения токсических компонентов из водных и газовых сред.

Наиболее близким к изобретению является способ получения сорбента для сорбции из водных растворов роданит-анионов путем насыщения слабоосновного анионита на основе сополимера метилакрилата и дивинилсульфида ионами трехвалентного железа из 0,1 н раствора сульфата натрия при pH 1,6-1,8.

Поглощение роданит-анионов этим сорбентом обусловлено специфическим взаимодействием ионов Fe(III) с роданит-ионами (CNS^-) в условиях избытка CNS^--ионов (0,1н. раствор роданита натрия по условиям примера) с образованием комплексного аниона [Fe(CNS)₆] удерживаемого внутри пор сорбента в качестве противоиона.

Однако такой модифицированный Fe(III) сорбент не пригоден для эффективного извлечения таких распространенных токсагентов анионного типа, как сульфид-ионы и сероводород, кремниевая кислота, бораты и др. Для кремниевой кислоты, боратов и некоторых других анионов характерно специфическое взаимодействие с гидроокисью железа, а не с каким-либо другим соединением железа (III). Осаждение же нерастворимых соединений железа (III), например, сульфидов, при собрании как из водных, так и газовых сред на анионите в форме соли железа происходит не в его порах, а вне его, что резко ухудшает динамические условия процесса сорбции и резко снижает его эффективность.

Задачей изобретения является разработка сорбента на основе пористого гранулированного анионита, модифицированного Fe(III), эффективного при извлечении из водных и газовых сред токсических соединений анионного типа таких, как сульфид-ионы и сероводород, кремниевая кислота, бораты и др.

Задача решается путем насыщения анионита ионами Fe(III) с последующим осаждением гидроокиси железа в порах анионита раствором щелочи или аммиака. При этом в качестве анионита используют как сильно-, так и слабоосновные аниониты с различной структурой матрицы (полистирольной, эпоксиаминовой, винилпиридиновой и др.), а их насыщение ионами Fe(III) проводят путем обработки раствором хлорида железа в (8-11)н. соляной кислоте или раствором хлорида железа в насыщенном растворе хлорида натрия.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-6. Эффективность полученных сорбентов при извлечении токсических веществ анионного типа показана на примере сероводорода и сульфида натрия (пример 6 и таблица).

Пример 1. 10 г анионита АВ-17-10п заливают 75 мл раствора FeCl₃ 75 мг/мл и выдерживают при перемешивании без нагревания в течение 4 ч. Затем промывают 100 мл раствора NaCl_нас и обрабатывают при перемешивании в течение 30 мин 100 мл 2н. раствора аммиака или щелочи. Готовый продукт промывают водой. Полученный сорбент содержит 242,0 мг Fe(OH)₃ на 1 г сорбента.

Пример 2. Синтез по примеру 1, вместо раствора FeCl₃ в насыщенном растворе NaCl используют аналогичный раствор FeCl₃ в 8н. NCl. Полученный сорбент содержит 262,5 мг/г Fe(OH)₃.

Пример 3. По примеру 1 10 г низкоосновного анионита АН-221 обрабатывают 120 мл раствора FeCl₃ в 11 н. HCl, промывают 50 мл 8 н. HCl и обрабатывают 160 мл 2н. раствора аммиака. Готовый продукт содержит 172,2 мг/г Fe(OH)₃.

Пример 4. По примеру 1 10 г анионита ЭДЭ-10п (эпоксиполиаминовая матрица) обрабатывают 300 мл раствора FeCl₃ в 8 н. HCl, промывают 150 мл 8 н. HCl и обрабатывают 500 мл раствора аммиака. Готовый сорбент содержит 226 мг/г Fe(OH)₃.

Пример 5. По примеру 1 10 г анионита АВ-20 (винилпиридиновая матрица) обрабатывают 120 мл раствора FeCl₃ в 8 н HCl, промывают 50 мл 8 н. HCl и обрабатывают 160 мл 2 н. раствора аммиака. Готовый сорбент содержит 183,0 мг/г Fe(OH)₃.

Пример 6. 0,65 г синтезированного по примеру 1 сорбента с влажностью 60% (0,26 г сухого сорбента) помещают в стеклянную колонку с d=0,7 см и пропускают смесь воздуха и сероводорода (влажность смеси 60% концентрация H₂S - 200 мг/м³, измеряя концентрацию на выходе из колонки. Скорость подачи газовоздушной смеси 1 0,5 л/мин см². Емкость до проскока составляет 51 мг H₂S на 1 г сорбента. Проскоковая концентрация менее 0,01 мг/м³.

Как видно из примеров и таблицы, синтезированные сорбенты обладают большой поглотительной способностью по сульфид-анионам. Они могут быть использованы и для очистки вод и газов от других токсических веществ анионного типа, для извлечения которых используются аниониты и адсорбенты на основе гидроокиси железа бораты, кремниевая кислота, соединения мышьяка и другие.

Формула изобретения

Способ получения органоминерального сорбента, включающий насыщение анионита ионами трехвалентного железа, отличающийся тем, что насыщение ионами трехвалентного железа проводят путем обработки анионита раствором хлорида железа в насыщенном растворе хлорида натрия или раствором хлорида железа в (8 11) соляной кислоте, при этом в качестве анионита берут слабо-основные или сильноосновные аниониты, а после насыщения анионита проводят осаждение гидроксида железа в порах анионита путем обработки последнего раствором щелочи или аммиака.

РИСУНКИ

Рисунок 1