ферромагнитный ионообменник

Формула изобретения

Ферромагнитный ионообменник, включающий клиноптилолит с размером частиц 0,05-0,25 мм, отличающийся тем, что он содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.%:

Клиноптилолит фракции 0,05-0,25 мм	60-70
Магнетит, гематит железной руды	26-17
Кремнезем железной руды	14-13

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неорганической химии, а конкретно к области получения и применения магнитоуправляемых ионообменников для очистки вязких и твердых сред (почвы, ила), а также для очистки высокомутных растворов от ионных примесей с последующим удалением ионообменника магнитными сепараторами.

Известен ферромагнитный ионообменник (патент РФ 2081846), включающий ионообменный материал клиноптилолит фракции 0,05-0,25 мм 83-87% и магнетит 13-17%. В композиции используют свежеосажденный магнетит, полученный путем перемешивания соли Мора и соли трехвалентного железа в соотношении 1:2 в виде 2,7-3,1% раствора, добавлением 17-20% гидроксида натрия или концентрированного аммиака.

Приготовление магнетита из солей двухвалентного и трехвалентного железа и раствора щелочи усложняет процесс.

Задачей заявляемого изобретения является создание нового ферромагнитного ионообменника на основе природных материалов, обладающего хорошими ионообменными и магнитными свойствами, позволяющего решать задачи извлечения радионуклидов, тяжелых металлов из вязких и твердых сред, интенсифицировать процессы очистки вязких высокомутных растворов.

Согласно изобретению предлагается композиция для получения ферромагнитного ионообменника, включающая клиноптилолит с размером частиц 0,05-0,25 мм, отличающаяся тем, что она содержит компоненты при следующих соотношениях, мас.%:

Клиноптилолит фракции 0,05-0,25 мм	60-70
Магнетит, гематит железной руды	26-17
Кремнезем железной руды	14-13

На фиг.1 показано распределение по размерам магнетита, гематита и кремнезема железной руды.

Природный клиноптилолит (клиноптилолитовый туф) выпускается промышленностью по ТУ 113-12-71-92. Выбор диапазона размеров частиц порошка клиноптилолита продиктован лучшей способностью к взаимодействию (совмещению) с порошком железной руды и намагничиванию. Магнетит и кремнезем используется в соотношении, выпускаемом промышленностью. Это порошок с размерами частиц, представленными на фиг.1. Намагниченность насыщения порошка 150 emu/g существенно больше, чем в чистом магнетите несмотря на содержание в нем кремнезема. Соотношение ингредиентов в ионообменнике обусловлено его оптимальными магнитными и ионообменными свойствами.

Нижеприведенные примеры иллюстрируют заявленное изобретение.

Пример 1. В стеклянном стакане на 0,5 л готовят смесь 58 г порошка клиноптилолита и 42 г концентрата после флотации железной руды Михайловского ГОКа. Концентрат содержит 63,7% Fe₃O₄, 3,9% Fe₂O₃ и 32,4% SiO₂. Добавляют 150 мл дистиллированной воды. Суспензию хорошо перемешивают в течение 20-30 мин., нагревают до кипения и выдерживают при этой температуре 2 час. Сливают воду или фильтруют суспензию, сушат. Получают ионообменный материал черного цвета, хорошо отделяющийся магнитом как из раствора, так и из сухой смеси. Намагниченность насыщения ионообменника определяют на Cryogenic high field measurement system. Для полученного образца она равна 2,6 µ_B /f.u. при 4К. Определение статичной обменной емкости (СОЕ) по Sr⁺² выполняют из раствора 0,01 H нитрата стронция при соотношении объема раствора и массы сорбента, равном 200, и времени контакта двое суток. СОЕ=0,5 мг-экв/г. СОЕ - это обменная емкость ионита в равновесии при данных рабочих условиях.

Пример 2. В стакан на 0,5 л помещают 68 г клиноптилолита и 32 г концентрата железной руды Михайловского ГОКа. Проделывают такие же операции, как в примере 1. Получают ионообменный материал черного цвета, хорошо отделяющийся магнитом как из раствора, так и из сухой смеси. Намагниченность насыщения образца равна 2,4 µ_B/f.u. СОЕ=0,4 мг-экв/л.

Таким образом, предлагаемый в изобретении ионообменник обладает хорошими ионообменными свойствами и после адсорбции на нем ионов может извлекаться из различных сред магнитом, т.к. обладает одновременно хорошими магнитными свойствами.