![29957
3
массовое соотношение ионы Cr3+
:диатомит
составляет 0,26:1 мг/г. Смесь перемешивают и
выдерживают при рН=6,0 в течение 2,0 ч, затем
отделяют адсорбент от раствора. Степень очистки
воды от ионов Cr3+
составляет 99,6%.
Пример 2. Опыт проводят в условиях примера 1,
однако исходная концентрация ионов Cr3+
составляет 10,4 мг/л, а соотношение Cr3+
/диатомит
0,51:1 мг/г. Степень извлечения ионов хрома
достигает 98,5%.
Пример 3. В условиях примера 1 проводят
обработку Cr3+
-содержащей воды с концентрацией
ионов металла 26,0 мг/л диатомитом. Массовое
соотношение Cr3+
/диатомит составляет 1,26:1 мг/г.
После перемешивания и выдерживания смеси при
pH 6,0 в течение 2 ч степень извлечения ионов
хрома (III) из раствора равна 97,1%.
Пример 4. В 50 мл соли Cr3+
с концентрацией
52,0 мг/л вводят 1 г диатомита. Смесь
перемешивают, затем выдерживают в течение 2 ч
при pH 6,0. При этом массовое соотношение
Cr3+
/диатомит соответствует 2,51:1. Степень
извлечения ионов металла равна 96,6%.
Пример 5. Опыт проводят в условиях примера 1
с той лишь разницей, что исходная концентрация
ионов Cr3+
в исходном растворе составляет
78,0 мг/л, а массовое соотношение Cr3+
/диатомит
равно 3,55:1 мг/г. После отделения сорбента от
раствора степень извлечения ионов хрома (III) равна
80,9%.
Пример 6. В раствор с концентрацией ионов Cr3+
104,0 мг/л и объемом в 50 мл вводят 1 г диатомита,
что соответствует массовому соотношению
металл (III):сорбент 4,02:1 мг/г. Смесь
перемешивают и выдерживают при pH 6,0 в течение
2 ч. Степень извлечения составляет 77,3%.
Результаты эксперимента приведены в таблице.
Таблица
Зависимость степени извлечения ионов хрома (III) от массового соотношения Сr3+/диатомит
№
примера
Масса
диатомита, г
Объем
раствора,
мл
Исходная
концентрация
Сr3+
, мг/л
Концен-
трация
Сr3+
после
обработки
диатомитом,
мг/л
Степень
извлечения,
%
Массовое
соотношение
[Сr3+
]: [диатомит,
мг/г
Адсорбция,
ммоль/г
1 1 50 5,2 0,02 99,6 0,26:1 0,005
2 1 50 10,4 0,16 98,5 0,51: 1 0,010
3 1 50 26,0 0,75 97,1 1,26:1 0,024
4 1 50 52,0 1,77 96,6 2,51:1 0,048
5 1 50 78,0 7,10 80,9 3,55:1 0,068
6 1 50 104,0 23,61 77,3 4,02:1 0,077
Монтмо-
риллонит
10,0 1,29 87,1 0,44:1 0,009Прототип
Бентонит 10,0 0,63 83,7 0,42:1 0,008
Примечание*. Сравнение с прототипом проводили по отношению к монтмориллониту.
Как видно из представленных данных, степень
извлечения ионов Cr3+
с помощью диатомита в
области оптимальных соотношений Cr3+
/сорбент,
соответствующих (0,26÷2,51):1 мг/г, составляет
96,6-99,6%. По сравнению с прототипом
предложенный способ позволяет повысить степень
извлечения на 9,5-12,5% и упростить процесс
извлечения ионов хрома, исключая стадию
интеркалирования сорбента. Наряду со степенью
извлечения растет и величина адсорбции (А), однако
при высоких исходных концентрациях ионов Cr3+
(примеры 5 и 6) рост ее замедляется, что
свидетельствует о насыщении поверхности
глинистого сорбента ионами металла.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ извлечения ионов хрома (III) из
растворов глинистым сорбентом, включающий
введение глинистого сорбента при рН 6,0,
перемешивание и выдерживание в течение 2,0 ч,
отличающийся тем, в качестве глинистого
сорбента используют диатомит при массовом
соотношении Сr
3+
/диатомит (0,26-2,51)/1 мг/г.
Верстка Н.Киселева
Корректор К.Нгметжанова](https://image.slidesharecdn.com/29957ip-150617215606-lva1-app6892/85/29957ip-3-320.jpg)
29957ip
- 1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН (19) KZ (13) A4 (11) 29957 (51) C02F 101/22 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2014/0642.1 (22) 12.05.2014 (45) 15.06.2015, бюл. №6 (72) Тажибаева Сагдат Медербековна; Мусабеков Куанышбек Битуович; Буркитбаев Мухамбеткали Мырзабаевич; Жалишев Кайратжан Ибрагимович (73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Центр физико- химических методов исследования и анализа" (56) Onkar Rashmi, Ramteke D.S., Meshram P.U. Clay intercalation Compound: Chromium Removal Study// Int.J.Res.Chem.Environ. -2012.-Vol.2, Issue 2.-P. 83-87 (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ ХРОМА (III) ИЗ РАСТВОРОВ ГЛИНИСТЫМ СОРБЕНТОМ (57) Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано в экологии, в химической промышленности, в гальванохимии для извлечения ионов хрома (III) из отработанных растворов. Достигаемый технический результат - повышение степени извлечения ионов Cr3+ и упрощение процесса. Повышение степени извлечения ионов хрома (III) из растворов до 96,6-99,6% и упрощение процесса - обеспечиваются использованием в качестве минерального сорбента диатомита, вводимого в массовом соотношении Cr3+ /диатомит (0,26÷2,51)/1 мг/г при pH 6,0, с последующим перемешиванием и выдерживанием смеси в течение 2,0 ч. (19)KZ(13)A4(11)29957
- 2. 29957 2 Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано в экологии, химической промышленности, гальванохимии для извлечения ионов хрома (III) из отработанных растворов. Известен способ извлечения ионов хрома (III) из водных растворов смесью природных глин - китайской и бентонитовой (Abbas М.М.А., Farooq М., and Ilyas Z. Removal of chromium (III) ions from aqueous solution by natural clays // Middle-East Journal of Scientific Research. - 2010. - №6 (4). - P. 377-381). При этом в растворы с различными концентрациями ионов Cr3+ вводят 0,4 г глин при pH 7,5. Смесь перемешивают, через 30 минут отделяют осадок от раствора и определяют в воде концентрацию ионов хрома (III). Степень извлечения ионов Cr3+ составляет 99,0%. Недостатком способа является необходимость проведения процесса при высоких значениях pH среды, что способствует протеканию наряду с адсорбцией ионов металла на минерале соосаждения их в растворе в виде гидроксида Cr3+ (ОН)3. Отделение рыхлых осадков гидроксида требует использования специальных фильтров или центрифуги, это усложняет технологию извлечения ионов хрома (III) из растворов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ извлечения ионов хрома (III) из растворов глинистым сорбентом: бентонитом и монтмориллонитом (Onkar Rashmi, Ramteke D.S., Meshram P.U. Clay intercalation Compound: Chromium Removal Study// Int.J.Res.Chem.Environ. - 2012. - Vol.2, Issue 2. - P. 83-87). По данному способу в растворы с концентрацией ионов хрома (III) 10 мг/л при pH 6,0 вводят бентонит или монтмориллонит, обработанные оксидом циркония, смесь перемешивают и выдерживают в течение 2,0 ч, затем отделяют раствор от сорбента. При этом степень извлечения ионов Cr3+ из растворов с помощью бентонита и монтмориллонита составляет 83,7 и 87,1% соответственно. Недостатком способа является низкая степень извлечения ионов Cr3+ и необходимость предварительного интеркалирования сорбентов с помощью ZrO, что усложняет процесс извлечения. Задачей предполагаемого изобретения является разработка способа извлечения ионов Cr3+ из растворов глинистым сорбентом. Технический результат - повышение степени извлечения ионов Cr3+ и упрощение процесса. Технический результат достигается предлагаемым способом извлечения ионов Cr3+ из растворов глинистым сорбентом, включающим введение глинистого сорбента в раствор с pH 6,0, перемешивание смеси и выдерживание ее в течение 2,0 ч, но, в отличие от известного, в качестве глинистого сорбента используют диатомит при массовом соотношении Cr3+ /диатомит (0,26÷2,51)/1 мг/г. Диатомит является высокопористым природным минералом, образованным из диатомовых водорослей. Большинство месторождений диатомитов сформировалось миллионы лет назад (Кузнецов Ю.В., Щебетновский В.Н., Трусов А.Г. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. М.: Атомиздат, 1974. c.124). Диатомовые водоросли, извлекая из воды кремнезем, использовали его для построения своих панцирей, а отмирая, образовывали диатомитовые породы. Пространственная структура диатомей состоит из отдельных частей, что и определяет высокую пористость минерала. В Казахстане большие залежи диатомита обнаружены в Актюбинской области, в Мугоджарах. Результаты седиментационного анализа показали, что средний радиус частиц мугоджарского диатомита составляет 65-70 мкм, величина удельной поверхности - 46,2 м2 /г. По данным (Кузнецов Ю.В., Щебетновский В.Н., Трусов А.Г. Основы очистки воды от радиоактивных загрязнений. М.: Атомиздат, 1974. c.124), размер пор диатомита колеблется в пределах 60 нм - 1,0 мкм. Диатомит представляет собой перспективный материал для использования в качестве сорбента, обладающего высокой механической прочностью и значительной сорбционной емкостью. Немаловажным фактором является и то, что этот материал является относительно дешевым минеральным сырьем. Эффективность степени извлечения ионов Cr3+ из растворов диатомитом зависит от количества активных центров на поверхности минерала, на которых адсорбируютя ионы металла, т.е. от количественного соотношения сорбируемых ионов и адсорбента. Это может быть выражено в моль/г, ммоль/г или г/г, мг/г. Поскольку в литературных источниках по очистке воды количества загрязняющих веществ и их предельно-допустимые концентрации выражают в мг/л, удобно соотношение между адсорбатом и адсорбентом выражать в виде их массового соотношения мг/г. Наилучший эффект извлечения ионов Cr3+ достигается при массовом соотношении Cr3+ /диатомит (0,26÷2,51)/1 мг/г, что обеспечивается наличием на поверхности диатомита достаточного количества силанольных групп=SiOH, способных к ионообменному взаимодействию с ионами металла. Повышение в системе количества сорбируемых ионов металла до соотношения Cr3+ /диатомит › 2,51:1 ведет к снижению степени извлечения, что связано с избытком ионов Cr3+ к количеству адсорбента. Дальнейшее снижение соотношения ионов Cr3+ и диатомита нецелесообразно ввиду перерасхода минерала, так как при этом часть его поверхности остается свободной, т.е. не занятой ионами металла. Способ осуществляют следующим образом. В 50 мл раствора, содержащего ионы Cr3+ , при pH среды, равном 6,0, вводят глинистый сорбент, в качестве которого используют диатомит, причем добавляют его в раствор в массовом соотношении Cr3+ /диатомит (0,26÷2,51)/1 мг/г, смесь перемешивают и выдерживают в течение 2,0 ч. Способ иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В 50 мл раствора с концентрацией ионов Cr3+ 5,2 мг/л вводят 1 г диатомита. При этом
- 3. 29957 3 массовое соотношение ионы Cr3+ :диатомит составляет 0,26:1 мг/г. Смесь перемешивают и выдерживают при рН=6,0 в течение 2,0 ч, затем отделяют адсорбент от раствора. Степень очистки воды от ионов Cr3+ составляет 99,6%. Пример 2. Опыт проводят в условиях примера 1, однако исходная концентрация ионов Cr3+ составляет 10,4 мг/л, а соотношение Cr3+ /диатомит 0,51:1 мг/г. Степень извлечения ионов хрома достигает 98,5%. Пример 3. В условиях примера 1 проводят обработку Cr3+ -содержащей воды с концентрацией ионов металла 26,0 мг/л диатомитом. Массовое соотношение Cr3+ /диатомит составляет 1,26:1 мг/г. После перемешивания и выдерживания смеси при pH 6,0 в течение 2 ч степень извлечения ионов хрома (III) из раствора равна 97,1%. Пример 4. В 50 мл соли Cr3+ с концентрацией 52,0 мг/л вводят 1 г диатомита. Смесь перемешивают, затем выдерживают в течение 2 ч при pH 6,0. При этом массовое соотношение Cr3+ /диатомит соответствует 2,51:1. Степень извлечения ионов металла равна 96,6%. Пример 5. Опыт проводят в условиях примера 1 с той лишь разницей, что исходная концентрация ионов Cr3+ в исходном растворе составляет 78,0 мг/л, а массовое соотношение Cr3+ /диатомит равно 3,55:1 мг/г. После отделения сорбента от раствора степень извлечения ионов хрома (III) равна 80,9%. Пример 6. В раствор с концентрацией ионов Cr3+ 104,0 мг/л и объемом в 50 мл вводят 1 г диатомита, что соответствует массовому соотношению металл (III):сорбент 4,02:1 мг/г. Смесь перемешивают и выдерживают при pH 6,0 в течение 2 ч. Степень извлечения составляет 77,3%. Результаты эксперимента приведены в таблице. Таблица Зависимость степени извлечения ионов хрома (III) от массового соотношения Сr3+/диатомит № примера Масса диатомита, г Объем раствора, мл Исходная концентрация Сr3+ , мг/л Концен- трация Сr3+ после обработки диатомитом, мг/л Степень извлечения, % Массовое соотношение [Сr3+ ]: [диатомит, мг/г Адсорбция, ммоль/г 1 1 50 5,2 0,02 99,6 0,26:1 0,005 2 1 50 10,4 0,16 98,5 0,51: 1 0,010 3 1 50 26,0 0,75 97,1 1,26:1 0,024 4 1 50 52,0 1,77 96,6 2,51:1 0,048 5 1 50 78,0 7,10 80,9 3,55:1 0,068 6 1 50 104,0 23,61 77,3 4,02:1 0,077 Монтмо- риллонит 10,0 1,29 87,1 0,44:1 0,009Прототип Бентонит 10,0 0,63 83,7 0,42:1 0,008 Примечание*. Сравнение с прототипом проводили по отношению к монтмориллониту. Как видно из представленных данных, степень извлечения ионов Cr3+ с помощью диатомита в области оптимальных соотношений Cr3+ /сорбент, соответствующих (0,26÷2,51):1 мг/г, составляет 96,6-99,6%. По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить степень извлечения на 9,5-12,5% и упростить процесс извлечения ионов хрома, исключая стадию интеркалирования сорбента. Наряду со степенью извлечения растет и величина адсорбции (А), однако при высоких исходных концентрациях ионов Cr3+ (примеры 5 и 6) рост ее замедляется, что свидетельствует о насыщении поверхности глинистого сорбента ионами металла. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения ионов хрома (III) из растворов глинистым сорбентом, включающий введение глинистого сорбента при рН 6,0, перемешивание и выдерживание в течение 2,0 ч, отличающийся тем, в качестве глинистого сорбента используют диатомит при массовом соотношении Сr 3+ /диатомит (0,26-2,51)/1 мг/г. Верстка Н.Киселева Корректор К.Нгметжанова