способ получения полимерного органоминерального сорбента

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.

Описание изобретения к патенту

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.