Способ получения гранулированных неорганических сорбентов на основе фосфатов металлов iy группы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ980808 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 251280 (21) 3224770/23-26 с присоединением заявки М вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15,1282,бюллетень 8о 46

Дата опубликования описания 15.12.82 р )М gw з

В 01 J 20/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

fg3j УДК 661.183..12(088.8) В.Е. Моисеев, Л.М. Шарыгин, Р.В. Кузьмина, В.П. Пышкин, В.М. Галкин и С.Я. Третьяков (72) Авторы изобретения (71 ) За яв итель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ

СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ФОСФАТОВ МЕТАЛЛОВ

«1(ГРУППЫ

Изобретение относится к химичес° кой технологии, конкретно к синтезу неорганических сорбентов, и может быть использовано при получении селективно поглощающих радиоцезий ионообменников.

Известен способ получения неорганических сорбентов на основе ме таллов 4-ой группы, в частности титана, циркония, тория, аннонный остаток которых состоит из фосфора (v), ванадия (у), вольфрама ((у) или мышьяка (v) P) .

Недостатком данного способа является его относительно малая селективность по отношению к ионам тяжелых щелочных металлов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гранулированных неорганических сорбвнтов на основе фосфатов металлов 1У группы, включаюций обработку свежеосажденных сферических гранул геля гидроксидов этих металлов водорастворимыми фосфатами с. последующей отмывкой и сушкой полученного продукта. По данному способу получают неорганические фосфорсодержащие катиониты, обладающие спо. собностью поглощать ионы металлов из кислых растворов $2) .

Недостаток данного способа заключается в том, что полученные по нему сорбенты характеризуются относительно малой обменной емкостью по отношению к цеэию, особенно в кислых средах, а также гидролитической ус1О тойчивостью.

Цель изобретения — создание способа получения гранулированных неорганических сорбентов на основе фосфатов металлов )ф группы, обладаюцих повышенной обменной емкостью по отношению к цезию, а также гидролитической устойчивостью. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения гранулированных неорганических сорбентов на основе фосфатов металлов

1У группы свежеосажденные сферические гранулы геля гидроксидов этих металлов предварительно обрабатывают растворами ферроцианидов щелочных металлов.

Ферронианиды целочных металлов берут в количестве, обеспечиваюцем их содержание по отношению к фосфо. ру, равное 0,06-9,3 моль.В, затем ведут обработку водорастворимыми

980808

Таблица 1

Покаэатели

3,0

1,0

0,1

3,0

0,81

2,3

19,3

О, 232+0, 002 фосфатами, отмывку и сушку полученного продукта.

Технология способа состоит в сле дующем.

Проводят получение сферических гранул окислов металлов Гу группы 5 на основе аниондефицитных золей этих металлов. Затем свежеосажденные (содержащие 70-90 вес.Ъ воды) гранулы обрабатывают подкисленными растворами ферроцианидов щелочных метал- fð лов. Обработку ведут в статических условиях при непрерывном перемешивании. Оптимальным является использование 0,4-0,5 моль/л растворов ферроцианидов (ФЦ) в 1 моль/л соляной кис-15 лоте при соотношении фаз T:> f-1:4-5 для обеспечения в дальнейшем оптимального содержания ФЦ в составе сорбентов по отношению к фосфору. Затем гранулы отделяют декантацией от раствора ФЦ, промывают дистиллированной водой и обрабатывают водорастворимыми фосфатами, например 0,10,3 моль/л раствором фосфорной кислоты, промывают водой от избытка фосфат-иона до рН 4, сушат при

100-110 С. Получают смешанный сорр бент, содержащий ферроцианиды и фосфаты металлов fV грыппы при их соотношении в составе, равном 0,069,3 моль.Ъ.

Данное отношение является оптимальным, так как оно обеспечивает и повышение обменной емкости сорбентов по отношению к цезию, и повышение их гидролитической устойчивости. 35

Пример 1. Сферические гранулы гидроксида титана, полученные золь-гель методом, с содержанием воды 89Ъ обрабатывают раствором

0,5 моль/л K4Fe(EN)6 в 1 моль/л со- 40 ляной кислоте при соотношении твердого к жидкому Т/Ж-1/4 в течение

24 ч (в статических условиях при периодическом перемешивании). Затем гранулы отделяют декантацией, промывают дистиллированной водой и заливают раствором фосфорной кислоты

0,1-3 моль/л, спустя 24 ч гранулы отделяют от раствора и отмывают от фосфат-НоНоа водой po pH 4. TIo y eHные сорбентн высушивают при 110 С, С К рр4 при рбра ботке, моль/л 1,0

Мольное отношение

Fe(CN) / P в сорбенте, В О

Обменная емкость в 1 моль/л Нй03, О, 295+0,006 моль/кг получая сферические гранулы размером

0,5-0,8 мм. Для сравнения синтезируют образцы фосфатов титана по способу-прототипу, минуя стадию обработки ферроцианидами. Результаты по сорбционным свойствам различных образцов фосфатов титана по отношению к цеэию приведены в табл. 1.

Пример 2. Проводят получение сферических гранул сорбентов на основе фосфата циркония, содержащих ФЦ в количестве 0,06 -39,5 моль.Ъ по отношению к фосфору. Сорбционные свойства сорбентов на основе фосфора циркония, содержащих ФЦ по отношению к цезию приведены в табл. 2.

Пример 3. Определяют гидролитическую устойчивость сорбента на основе PTi и полученного по предлагаемому способу (содержащего

6,1 моль.Ъ ФЦ)„ в сравнении с аналогичным, но без ФЦ.

Для этого навески сорбентов при соотношении фаз Т:Ж-1:40 контактируют с щелочными кислыми растворами разной концентрации в течение 10 сут и определяют равновесную концентрацию фосфора в растворах. Анализ показывает, что фосфор вымывается иэ состава сорбента, содержащего

ФЦ в 5-7 раэ менее интенсивно, чем иэ обычного PTi.

Как видно иэ представленных данных, предлагаемый способ позволяет получать сорбенты, обладающие лучшими сорбционными характеристиками по отношению к цеэию (в 1,5-1,7 большей обменной емкостью, чем известные сорбенты), а также более гидролитически устойчивыми в водных растворах щелочей и кислот.

Технико экономический эффект предложенного способа обусловлен по. вышением эффективности очистки сточных вод от радиоцезия при использовании смешанных сорбентов на основе фосфатов металлов, содержащих ФЦ.

Способ может быть использован в технологии получения селективных неорганических сорбентов для использования их в жестких режимах эксплутации.

0,214+0,004 0,356+0,008 0,428+0,010

%-1

Ю

C) с

Ю

+! (с}

Ю с

lA

О м

lA

+I м

<с} (с}

C)

Ю с о

+!

Ю

lA о с

0О

1 с

Ю о

IA с (с}

4-1 м

} с

ЧР с}

Ю ь с

Ю

+!

О ) м

tA

Ю а< с

Ю

+!

0О с

01

О\

%-} м с

1 с

C)

Ю с

Ю

+1

"Ф

М с

Ю О с м

%-Ч с

Ch О о с

Ю м

Ю

Ю с о

+I

Ч7

",Ф

c3

LA с

1 с

+!

0О с

Cl

° Ф

Ф ф

}ч х е

}о о. о о

+ ю

0О

О и

Е X и 3

Ц А Ц

}ч о

К 1

2 1 хо

I O

u v е о х д 1

0} и

1

I (U х х е

И о Ф х ц

}с Х ох:

Фа ехо о ав хоо л o,о ц ав о е

g в

}ч о о х о

Я z

Е}0х

КЯЙ

0} Х 4

Х}0ДХ

ХЕЦ} еao}

Е Е Ф

}о о

Оцн4

980808 с

1 ох а3 }0 а е и н х х

Ф х х x ц е х ц о а

b4 4 4 Ф

Ю о <ч о э

О1 с

+! о о +! 0 Сс}

0О

СО с м

I и

+I

IA .с

1О

Ю

%-Ч я с

Ю

Ю

Ю с е

+1 +1 й} О\

О1 OО

LA с:}

% } с с-} м к-} О

+! +1

1О О1 о а а

1Ч

Ф O ц о о о gm

1

1!

1

} х х х е

1 е

1..Е а! i И о

I а

1-" хц

Ф а 4

oz о ч

Ф Ф ах

}}}

}0 Ф а х х

0} е х х е х е х ц

N e

Фа ах х Ф

B U еа

1 х Ф о!

}0 Х е

ы х

Ф хх цв ов

Х I}} оо сс Х

980808

Формула изобретения

Составитель Р. Пензин

Техред N.Tenep Корректор Н. Буряк

Редактор И. Митровка

Тираж 583 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9541/9

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения транулированных неорганических сорбЕнтов на основе фосфатов металлов Д группы, включающий обработку свежеосажденных сферических гранул геля гидроксидов этих металлов водорастворимыми фосфатами, отмывку и сушку полученного продукта, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения обменной емкости по отношению к цезию, а также гидролитической устойчивости, гранулы геля гидроксидов предварительно обрабатывают растворами ферроцианидов щелочных металлов.

2. Способ поп. 1, отлич аю шийся тем, что ферроцианиды щелочных металлов берут в количестве, обеспечивающем их содержание по отношению к фосфору, равное 0,069„3 моль.Ъ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

10 1. Патент США Р 3332737, кл. В 01 J 20/00, 1967.

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2824594/23-26, кл. В 01 J 20/06, 1979 (прототип).