Способ извлечения хрома из растворов

 

Изобретение относится к извлечению хрома из растворов сорбцией на высокоосновных анионитах в присутствии ионов натрия в исходном растворе. Сущность: сорбцию осуществляют при поддержании мольного соотношения натрия к хрому в исходном растворе, равном 5-25:1,0.

Предлагаемое изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к способам извлечения хрома из растворов сорбцией.

Известен способ [1] извлечения хрома из растворов сорбцией на низкоосновном анионите АН-251. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения хрома из растворов (75-85%).

Известен способ [2] извлечения хрома макропористым анионитом АН-181ОП из раствора бихромата калия в присутствии серной кислоты. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения хрома ( ≈ 75%).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ [3] извлечения хрома из растворов в присутствии ионов натрия на высокоосновном анионите илко А-244. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения хрома (85%).

Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения хрома из растворов.

Это достигается в способе извлечения хрома из растворов, включающем сорбцию хрома на высокоосновных анионитах в присутствии ионов натрия в исходном растворе, согласно изобретению, сорбцию хрома ведут при поддержании мольного соотношения натрия к хрому в исходном растворе, равном 5-25:1,0.

В исходном хромсодержащем растворе хром находится в виде H₂CrO₄, которая диссоциирована на ионы H⁺ и CrO²₄^-. Сорбция хрома на высокоосновном анионите протекает по схеме: Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что присутствие натрия в исходном хромсодержащем растворе при поддержании мольного соотношения натрия к хрому, равного 5-25:1,0, активизирует нерабочие аминогруппы высокоосновного анионита, которые начинают дополнительно сорбировать ионы хрома по схеме: Rn(R₃N)+Na⁺+CrO²₄^- _→ Rn(R₃NNa)₂CrO₄.

Это приводит к увеличению степени извлечения хрома из растворов. Кроме этого, ионы натрия способствуют образованию устойчивых изополихроматов по схеме: , которые увеличивают долю полимеризованных ионов хрома, за счет чего на одну и ту же поверхность анионита сорбируется большое количество ионов хрома в виде R_n (R₈NNa)₂Cr₅O₁₆, что также способствует увеличению степени извлечения хрома из растворов.

При уменьшении соотношения натрия к хрому в исходном растворе менее 5: 1,0 натрия будет недостаточно для активации нерабочих аминогрупп высокоосновных анионитов, которые не будут дополнительно сорбировать хром. Кроме этого, при недостатке натрия в исходном растворе не будут образовываться устойчивые изополихроматы, которые не будут сорбироваться на анионите. Все это приведет к уменьшению степени извлечения хрома из растворов.

При увеличении соотношения натрия к хрому в исходном растворе более 25: 1,0 происходит сорбция NaOH на сорбенте, которая конкурирует с сорбцией хрома. NaOH занимает емкость сорбента, что приводит к уменьшению сорбции хрома и соответственно к уменьшению степени извлечения хрома из растворов.

Таким образом, совокупность отличительных признаков предлагаемого изобретения, а именно сорбцию хрома, ведут при поддержании мольного соотношения натрия к хрому в исходном растворе, равного 5-25:1,0, позволяет повысить степень извлечения хрома за счет активизации аминогрупп высокоосновных анионитов и сорбции полимеризованных ионов хрома.

Примеры осуществления способа Пример 1. 0,83 г высокоосновного анионита AB-17 контактировали при комнатной температуре в динамических условиях с 1000 мл раствора, содержащего 200 мг/л хрома в присутствии 0,44 г/л натрия (мольное соотношение натрия к хрому в исходном растворе равно 5,0:1,0). Затем сорбент отделяли фильтрованием.

В результате опыта получено: 1000 мл раствора, содержащего 0,4 мг/г хрома, 0,436 г/л натрия; 0,83 г анионита AB-17, содержащего 199,6 мг хрома, 4 мг натрия. Емкость AB-17 по хрому составила 240,4 мг/г сорбента, что на 70,4 мг/г выше, чем по прототипу (По прототипу емкость A-244 по хрому при комнатной температуре составляет 170 мг/г).

Таким образом, степень извлечения хрома из раствора составила 99,8% что на 14,8% выше, чем по прототипу. (По прототипу степень извлечения хрома при комнатной температуре составляет 85%).

Пример 2. 0,88 г высокоосновного анионита AM-n контактировали в динамических условиях при комнатной температуре с 1000 мл раствора, содержащего 200 мг/л хрома в присутствии 1,31 г/л натрия (мольное соотношение натрия к хрому в исходном растворе равно 15:1). Затем сорбент отделяли.

В результате опыта получено: 1000 мл раствора, содержащего 0,2 мг/л хрома, 1,305 г/л натрия;
0,88 г анионита AM-n, содержащего 199,8 мг хрома, 5 мг натрия. Емкость AM-n по хрому составила 227 мг/г сорбента, что на 57 мг/г выше, чем по прототипу. (По прототипу емкость сорбента по хрому при комнатной температуре составляет 170 мг/г).

Таким образом, степень извлечения хрома из раствора составила 99,9% что на 14,9% выше, чем по прототипу. (По прототипу степень извлечения хрома составляет 85%).

Пример 3.

0,85 г высокоосновного анионита АМП контактировали в статических условиях при комнатной температуре, с 1000 мл раствора, содержащего 200 мг/л хрома в присутствии 2,185 г/л натрия (мольное соотношение натрия к хрому в исходном растворе равно 25:1,0). Затем сорбент отделяли.

В результате опыта получено:
1000 мл раствора, содержащего 0,6 мг/л хрома, 2,18 г/л натрия;
0,85 г сорбента, содержащего 199,4 мг хрома, 5 мг натрия. Емкость АМП по хрому составила 234,6 мг/г сорбента, что на 64,6 мг/г выше, чем по прототипу. (По прототипу емкость сорбента по хрому составляет 170 мг/г).

Таким образом, степень извлечения хрома из раствора составила 99,7% что на 14,7% выше, чем по прототипу. (По прототипу степень извлечения хрома составляет 85%).

Источники информации
1. Иваницкая Т.М. Демидова О.В. Позднева Н.И. Ездакова А.В. Исследование процесса ионообменного извлечения хрома (VI) из сточных вод. // Химия и технология соединений хрома. Тр. Уральского "УНИХИМ". 1985. Вып. 60. с. 24-28.

2. Духова Л.А. Маторина Н.Н. Динамика сорбции хрома (VI) анионитом АН-181ОП.//Журн. физ. химии. 1986. Вып. 5. С. 1283-1285.

3. Плаксин И.Н. Тэтару С.А. Гидрометаллургия с применением ионитов. - М. Металлургия, 1964. С. 176.

Формула изобретения

Способ извлечения хрома из растворов, включающий сорбцию на высокоосновных анионитах в присутствии ионов натрия в исходном растворе, отличающийся тем, что сорбцию ведут при поддержании мольного соотношения натрия к хрому в исходном растворе, равном 5 25 1,0.