Способ жидкостной экстракции и реэкстракции неорганических соединений и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оц 542526

Союз Совотскик

Социалистическик

Республик (б1) Дополнительное к авт.,свид-ву (22) Заявлено 15.04.74 (21) 2014523/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 17.02.77 (51) Ч. К.."- В 01D 11/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.039(088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Голубев и Б. А. Пурин

Институт неорганической химии АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЖИДКОСТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ И РЕЭКСТРАКЦИИ

НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области жидкостной экстракции и может быть использовано для селективного выделения, концентрирования и разделения неорганических соединений.

Известен способ экстракции и реэкстракции веществ путем диффузии их через полупроницаемые мембраны, например, из бумаги или асбеста, пропитанных экстрагентом (1). Недостатками известного способа являются: малая скорость массопереноса, определяющаяся в этом случае только коэффициентом распределения экстрагируемого вещества и скоростью диффузии через мембрану, ограниченная емкость экстрагента в мембране по отношению к экстрагируемому веществу, избирательность экстракцип определяется только выбором системы экстрагируемое вещество — экстрагент.

Известен также способ экстракции и реэкстракции неорганических соединений путем переноса их через толстый слой экстрагента или органического растворителя, имеющего открытую границу органика — раствор (21.

Данный способ является наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Способ осуществляют в устройстве, содержащем емкость, разделенную на камеры экстракции и реэкстракции, слоем экстрагента. Недостатками этого способа являются малая скорость массопереноса и загрязнение получаемого продукта органикой за счет растворения экстрагента или органического растворителя в водном растворе.

С целью интенсификации процесса и повы5 шения чистоты продукта предлагают новый способ жидкостной экстракции и реэкстракции неорганических соединений, включающий перенос их через слой экстрагента, осуществление которого обуславливается применением

10 устройства определенной новой конструкции.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что процесс ведут в постоянном электрическом поле.

Такой способ может быть осуществлен уст15 ройством новой конструкции, содержащим камеры экстракции и реэкстракцпи, разделенные слоем экстрагента. Отличие устройства, позволяющее осуществить новый способ, состоит в том, что камеры снабжены электродами и по20 лупроницаемыми перегородками, слой экстрагента расположен между двумя полупроницаемыми перегородками.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.

25 Устройство содержит тонкослойную жидкую мембрану 1, заключенную между двумя полупроницаемыми перегородками 2, отделяющими ее от камер экстракции 3 и реэкстракции

4, в которых размещены электроды 5 и б для

30 наложения постоянного электрического поля.

542526

В качестве полупроницаемых перегородок используют целлофан, коллодий, пергамент и тому подобный материал. Для увеличения механической прочности полупроницаемых диафрагм их зажимают в каркас из тонкого стекловолокна. В камеру экстракции 3 заливают исходный раствор, а в камеру реэкстракции 4 водный раствор реэкстрагента. Предлагаемый способ применим для процессов экстракции и реэкстракции неорганических соединений, которые полностью или частично диссоциируют в водной среде, поскольку электрохимическая экстракция происходит за счет миграции ионов к поверхности раздела мембрана — раствор через полупроницаемую перегородку в камере 3, затем, благодаря выбранному направлению тока, ионы мигрируют в жидкий экстракционной мембране 1 ко второй поверхности раздела мембрана — водный раствор реэкстрагента (камера 4), где происходит их электрохимическая реэкстракция.

Предлагаемое устройство может быть использовано для проведения как периодического, так и непрерывного процессов. При осуществлении экстракции и реэкстракции по непрерывному проточному методу исходный водный раствор с определенной скоростью подают в камеру 3 первой секции пакета (число секций в пакете определяется необходимой степенью выделения или разделения неорганического соединения), раствор проходит через камеру экстракции первой секции и затем подается в камеру экстракцпи второй секции пакета и т. д., пока не достигается необходимая степень выделения или разделения неорганического соединения. Рабочая жидкость (экстракционная мембрана) при этом циркулирует в замкнутой системе необходимого количества секций. Электрическое поле создают следук>щим размещением электродов: при экстракции катионов в камере 3 помещают катод, а в камере реэкстракции 4 в одном растворе реэкстрагента — анод; при экстракции катионов в камере экстракции 3 помещают анод, а в камере реэкстракции 4 в водном растворе реэкстрагента — катод. На электроды подают постоянный ток, напряжение которого зависит от величины применяемой плотности тока на мембране и ее омического сопротивления. Изменяя прп этом толщину мембраны можно менять и напряжение при постоянной плотности тока процесса экстракции и реэкстрации.

Описываемый способ позволяет повысить скорость массопереноса в 7 — 8 раз и снизить содержание органики в получаемых продуктах и сточных водах с 10 — о/О до 10 4%. Устройство может работать в течение длительного времени без замены мембраны.

П р.и м е р 1. Извлечение ванадия.

4

В камеру экстракции помещают водный раствор ванадия в виде соли ХН4ЧОз концентрацией 1,5 r/ë и примеси других металлов, в частности меди, никеля, вольфрама, общей концентрацией 3 г/л. В качестве рабочей жидкости, находящейся между двумя целлофановыми перегородками, помещают 10 /О-ный раствор технического триалкиламина (фракции

C7 — С9) в смеси технических спиртов (фракции C> — Cg), Сечение мембраны составляет

20 см . В камеру реэкстракции помещают

0,1 н. раствор NH4CL В качестве катода и анода используют листовую платину. После 2 ч протекания процесса с плотностью тока

10 ма/см и напряжением 250 в, содержание ванадия в камере реэкстракции составляет

1,46 г/л, а в камере экстракции были обнаружены следы ванадия.

Пример 2. Выделение и концентрирование рутения.

В камеру экстракции помещают водный раствор Kg(R4(HgO) С1 ) с общим содержанием 2,55 мг рутения и примеси других металлов, в частности, серебро, медь, палладий в количестве 0,5 г/л в 0,1 н. растворе НС1.

В качестве жидкой экстракционной мембраны, находящейся между двумя целлофановыми перегородками, используют 3/о-ный раствор трии-октиламина в гексиловом спирте. В камеру экстракции помещают 0,1 н. раствора KNO3.

Толщина жидкой мембраны была 2 мм, а сечение 12 см . Объем камер экстракции и реэкстракции относится как 5: 1. В качестве электродов используют пластины из платини. рованного титана. После 2 ч протекания процесса с плотностью тока 15 ма/см и напряжением 15 в общее содержание рутения в камере реэкстракции составило 2,58 мг.

Формула изобретения

1. Способ жидкостной экстракции и реэкстракции неорганических соединений путем переноса их через слой экстрагента, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процесса, повышения чистоты продуктов, процесс ведут в постоянном электрическом поле.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее емкость, разделенную на камеры экстракции и реэкстракции слоем экстрагента, о т л и и а ю щ е е с я тем, что камеры снабжены электродами и полупроницаемыми перегородками, слой экстрагента расположен между двумя полупроницаемыми перегородками.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: (1). Патент Англии № 1094514, кл. ВIL, 1967. (2). Авторское свидетельство СССР № 431359, М. кл. В 01D 13/02, 1971 (прототип).

542526!

Составитель Ф. Львович

Текред Л. Гладкова

Корректор Л. Котова

Редактор Л. Новожилова типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 102/3 Изд. ¹ 125 Гираж 899 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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