способ извлечения ионов тяжелых металлов

Формула изобретения

Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов экстракцией, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют 0,1% водный раствор гуминовых кислот, выделенных из термически обработанного растительного опада, а в качестве разбавителя - изоамиловый спирт, причем процесс ведут при значениях pH=7-9 с последующей реэкстракцией органической фазы 2М соляной кислотой и определением содержания ионов металла в водной фазе комплексонометрически.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам извлечения тяжелых металлов и может быть использовано для выделения, например, ионов меди, цинка, кобальта или никеля из водных растворов. Кроме того, возможно извлечение тяжелых металлов, находящихся в водных растворах в форме катионов, и обратное возвращение выделенных ионов в водный раствор, и может быть использовано для выделения, например, кобальта, никеля, меди или цинка.

Известен способ выделения тяжелых металлов из водных растворов, включающий обработку флотореагентом и последующую флотацию. В качестве флотореагента используют суспендированный в воде твердый раствор алифатических карбоновых кислот C ₈-C₁₈ или абиетиновой кислоты в парафине при соотношении компонентов 1:20-30 (а.с. СССР № 1293116, C02F 1/62, опубликован 29.02.1987, бюл. № 8).

Данный метод, хотя и обеспечивает высокую степень извлечения ионов тяжелых металлов, но возникают определенные трудности при дальнейшей регенерации реагента-собирателя и концентрировании продукта.

Известен способ выделения тяжелых металлов из водных растворов сорбентами, в качестве которых используют гуминовые кислоты (Будаева А.Д и др. Сорбция меди и цинка из модельных растворов гуминовыми кислотами. - Химия в интересах устойчивого развития, 2008, № 2, с.143-146). Недостатками данного способа является невысокая степень очистки от 46 до 86% и невозможность регенерации сорбента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ селективной экстракции ионов меди, кобальта и никеля из водных растворов (см.патент РФ № 2203969, МПК С22 В 3/26, опубл.10.05.03 г.).

Селективное извлечение цветных металлов осуществляется дробной экстракцией с постепенным изменением величины pH раствора и поддерживанием измененной величины pH на каждой периодической операции экстракции. В качестве экстрагента используют CYANX 272, активным компонентом которого является ди(2,4,4- триметилпентил)фосфиновая кислота. Извлечение преимущественно ионов меди осуществляется экстракцией при pH 4-5, кобальта -при pH 5-6, никеля - при pH 6-7, обеспечиваются высокие показатели селективного извлечения меди, кобальта и никеля при их совместном присутствии из водных растворов сульфатов их солей.

Недостатками способа-прототипа является сложность процесса и недоступность применяемого экстрагента.

Задачей создания изобретения является упрощение процесса, возможность использования доступного экстрагента, полученного из растительных отходов, а также повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов из растворов, возможность возвращения ионов тяжелых металлов обратно в водный раствор.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, таких как способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов экстракцией, при котором в качестве экстрагента используют 0,1% водный раствор гуминовых кислот, выделенных из термически обработанного растительного опада, а в качестве разбавителя - изоамиловый спирт, причем процесс ведут при значениях рН=7-9, с последующей реэкстракцией органической фазы 2М соляной кислотой и определением содержания ионов металла в водной фазе комплексонометрически.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - упрощение процесса, возможность использования доступного экстрагента, полученного из растительных отходов, а также повышение степени извлечения ионов тяжелых металлов из растворов, возможность возвращения ионов тяжелых металлов обратно в водный раствор.

Изобретение характеризуется следующими условиями проведения процесса.

В качестве экстрагента используют гуминовые кислоты, выделенные из термически обработанного растительного опада, см. патент РФ № 2430075.

Для осуществления способа корректируют рН водного раствора, вводят гуминовые кислоты в изоамиловом спирте. Экстракцию проводят в течение 5 минут, в органический слой переходят ионы металлов из водного слоя. Водный слой отделяют, а органический слой подвергают реэкстракции 2М соляной кислотой. В качестве экстрагента используют 0,1% водный раствор гуминовых кислот, в качестве разбавителя используют изоамиловый спирт. Вводят равный объем водного раствора тяжелых металлов с определенным рН.

Для последующей реэкстракции отделяют водную фазу, а к органической фазе добавляют равный объем 2М соляной кислоты и реэкстрагируют в течение 5 минут.

Влияние рН на степень извлечения ионов тяжелых металлов см. на чертеже. Зависимости степени извлечения тяжелых металлов от рН раствора (С_ме=0,1 М, С_гв=0,1%). Так, для кобальта максимум извлечения наблюдается при рН 8,6 (R=92.5%), меди при рН 7,8 (R=95%), для никеля при рН 8,8 (R-77,8%), в случае цинка при рН 8,2 (R=93,5%).

Пример конкретного выполнения

В делительную воронку вносили 10 мл изоамилового спирта, добавляли 1 мл 0,1%-го раствора гуминовых кислот, полученных из растительного опада (они переходили в органическую фазу, которая приобретала коричневую окраску), затем вводили дозатором 2 мл 0,1 моль/л соли (CoSO₄, CuSO₄, NiSO ₄, ZnSO₄), различное количество 5% раствора аммиака для создания рН от 7 до 9, доводили водой объем водной фазы до 10 мл, добавляли 1 г KCl и встряхивали в течение 5 мин. Для установления процента экстракции определяли содержание ионов металла в водной фазе комплексонометрически. Для проведения реэкстракции органической фазы к 10 мл экстракта приливали 10 мл 2 моль/л HCl и встряхивали в течение 5 мин. Реэкстракт количественно переносили в колбу для титрования, нейтрализовали раствором 10%-ного аммиака и определяли содержание ионов металла в реэкстракте по вышеуказанному методу.

Предлагаемый способ найдет широкое применение при обработке технологических растворов, очистке промышленных и бытовых стоков.

Хотя настоящее изобретение описано посредством примеров его выполнения, объем данного изобретения не ограничивается этими примерами, но определяется лишь формулой изобретения с учетом возможных эквивалентов.