Неорганический катионит на основе сурьмы

 

r.гжоэн-sяс.:в

О П И С Ф "НЪ E

ИЗОЬРЕТЕНИЯ

Союз Советских ()490493

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.01.74 (21) 1991059/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 05.11.75. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 08.07.76 (51) М. Кл. В Olj )/22

В Old 15/00

С 01b 29/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДК 661.183 (088.8) и открытий (72) Авторы изобретения

К. Ф. Лазарев, Г. Н. Ковалев и В. Н. Ушатский (71) Заявитель (54) НЕОРГАНИЧЕСКИЙ КАТИОНИТ

HA ОСНОВЕ СУРЪМЫ

Изобретение относится к синтезу неорганических ионообменных материалов, оно может быть использовано в химической и других отраслях промышленности, связанных с получением или применением ионитов для разделения ионов, например для выделения натрия, стронция, кальция и кобальта, из растворов сложного химического состава.

Известны неорганические катиониты на основе чистой сурьмяной кислоты. Известны также неорганические катиониты на основе сурьмяной кислоты и гидратированных окислов металлов, например циркония, титана, олова. Одна ко, известные катиониты характеризуются весьма затрудненной кинетикой обмена, что ограничивает области их применения. Известен неорганический катионит на основе сурьмяной и фосфорной кислот. Недостатком этого катионита является сравнительно невысокая термическая устойчивость (не более 200 С), зависимость, кинетических свойств от продолжительности сушки и недостаточная селективность по отношению к некоторым ионам металлов, например Sr, Ва, Cd, Са.

С целью устранения указанных недостатков в известный катионит, в состав которого входит сурьма, согласно изобретению, дополнительно вводят мышьяк при следующем молярном соотношении ингредиентов Sb: As =—

= 2 — 4:0,5 — 2.

Предложенный катионит на основе сурьмяной и мышьяковой кислот представляет со5 бой белые .стеклообразные или роговидные механически прочные гранулы с влагосодержанием 15 — 30%, размер которых, колеблется от 0,1 до 5 мм. Наличие в полимерном сурьмяно-кислородном каркасе катиона мышьяка обеспечивает ему высокую устойчивость, вплоть до 400 С.

Пример 1. В катионит вводят 2,64 мгХ х атома сурьмы и 1,20 мг - атома мышьяка на

1 г катионита (молярное отношение Sb:As =

15 = 2,20). В результате получают мышьяковосурьмяный катионит с насыпным весом 1,20 и обменной емкостью по иону Na+ при рН 7, равной 3,3 мг экв/г (образец 1).

Пример 2. B катионит вводят 2,58 мгх

Х атома сурьмы и 0,97 мг атома мышьяка на

1 г катионита (молярное отношение Sb: As =

= 2,66). В результате получают мышьяковосурьмяный катионит с насыпным весом 1,21 и обменной емкостью по иону Ха+при рН 7, равной 3,3 мг - экв/г (образец 2).

Пример 3. В катионит вводят 2,80 мгХ х атома сурьмы и 0,72 мг атома мышьяка на

1 г катионита (молярное отношение Sb: As =

ЗО = 3,90). В результате получают мышьяково" 490493

Таблица 1 .>

CJ.2

); М ос* сз,o« с с. .> д

Х

mс" с

>с ь

0 с -.

Процент обмена Ха- за время, мин

Л с со с ьо х

Cg и

lV

<я ->

-о о г. с o

o =

l.--, o

Катионит

30 60

5 10

240

98,6 99,3

98,1 98,6

99,8 100

97Л 97,7

99,6 99,7

837 I 89,1

57,8, 60,3 !

8,7, 20,7

38,0 .44,7!

3 о

/

1

Чышьяковосурьмяиый

То >ке — »вЂ”

2

2,20, 60

2G6 60

3,90 60

400

500

j 4OO — 60

94.1 98,5

87,0 ) 96,6

94,0 97,9

30 б

220

12 >

220

3,2

3,2! 3,5

3,3

3,4

3.5 (1,9

0,86

2.8

100 !

93,6

G6,1

26,3 ! 58,1

96,5

97,8

78,1

57,6 !

42

30,5

92,2

96,7

64,2

52,!

1 1,3

18,5

Фосфориосурьмяиый

Таблица 2

Коз<1)фициент распределения

Катион

6083 j 420

Стронций (1-2) 4683 (1451

Кальций (+2)

10 Кадминй (+2) 1391

546, 17-00

130 615

443

Барий (-)-2), 44 сурьмяный катионит с насыпным весом 1,20 и обменной емкостью по иону Na+ при рН 7, равной 3,4 мг экв/г (образец 3).

11ак видно из табл, 1, прокаливание катионита при температуре до 400 С в течение

1!2 час не уменьшает его обменную емкость (см. табл. 1, № 6), в то время каа< известный фосфорно-сурьмяный катионит, прокаленный в тех же условиях, почти полностью утрачивает свои ионообменные свойства (см. табл. 1, ¹ Я)

Други>м не менее важным преимуществом мышьяково-сурьмяного катионита, что также видно из табл. 1, является то, что его кинетические свойства не зависят от продолжительности сушки при более низких температурах. Например, образцы катионита, высушенные при 60 С в течение 6 и 220 час по ем кости и кинетическим показателям не отличаются один от другого (см. табл. 1, № 4 и

5). В то время,:как известный катионит, высушенный в тех же условиях, становится практически непригодным для использования (см. табл. 1, № 9) .

Мышьяково-сурьмяный катионит устойчив в кислых и солевых растворах. жесткий полимерный каркас исключает набухание катионита.

В табл. 2 приведены коэффициенты распределения некоторых элементов между мышьяково-сурьмяным катионитом (образец № 1) и

1 М раствором хлорной кислоты. Для сравнения приведены данные для известных образцов — кремне-сурьмяного и фосфорно-сурьмяного катионитов.

Сравнительные данные по термической устойчивости и обменной емкости полученного и известного ионитов при ведены в табл. 1. мытцьяково-! фосфорно- кремне-! сурьмяный сурьмяиый сурьмяный

Из табл, 2 видно, что мышьяково-сурьмя15 ный катионит хорошо поглощает такие ионы, как стронций (+2), кальций (+2), кадмий (+2).

Предложенный катионит может найти применение при жестких режимах работы в ра20 диохимии и атомной технике, в частности, для очистки контурных вод атомных реакторов при повышенных температурах, а также для ионного обмена в расплавах солей, для извлечения катионов из сложных солевых рас25 творов при низких рН, Предмет изобретения

Неорганический катионит на основе сурьмы, отличающийся тем, что, с целью

30 повышения термической устойчивости и улучшения кинетики обмена ионов на катионите, он дополнительно содержит мышьяк при следующем молярном соотношении ингредиентов

Sb: As =2 — 4: 05 — 2.