Способ извлечения ионов свинца из отработанных технологических растворов

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИОНОВ СВИНЦА ИЗ ОТРАБОТАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шаповалов Виктор Михайлович Валенков Андрей Михайлович Тимошенко Алена Александровна Таврогинская Марина Геннадьевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт механики металлополимерных систем имени В.А.Белого Национальной академии наук Беларуси(57) Способ извлечения ионов свинца из отработанных технологических растворов путем контактирования отработанного раствора с сорбентом, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют твердый остаток, полученный взрывным каталитическим гидролизом древесины при температуре 190-200 С и давлении насыщенного водяного пара 11-12 атм в течение 1,5 часа в присутствии серной, азотной или соляной кислоты. Изобретение относится к области химии, в частности, к сорбционному извлечению ионов свинца из кислых нитратных и уксусно-нитратных растворов, и может быть использовано для очистки технологических отработанных растворов на линиях по переработке аккумуляторных батарей, а также мойки бытовых полимерных отходов. Известен способ сорбционного извлечения ионов свинца из кислых хлоридных и хлоридно-сульфатных растворов с помощью анионита марки АМП и АМ-2 б 1. Однако недостатком данного способа является использование дорогостоящих сорбентов требуемых оптимальных условий для эффективной адсорбции ионов свинца. Согласно известному способу по извлечению тяжелых металлов, преимущественно свинца, используют природный кремнезем в виде горелой породы общей пористостью 5260 , модифицированный раствором карбоксиметилцеллюлозы 2. Недостатком известного способа является его невысокая эффективность при очистке растворов с высоким содержанием крупных частиц технологических загрязнителей. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов пу 16404 1 2012.10.30 тем контактирования очищаемого раствора с сорбентом, представляющим собой рисовую шелуху, подвергнутую термической обработке при температуре 300-400 С 3. Данный способ обладает высокой селективностью к ионам свинца, однако его недостатком является высокая длительность контактирования (10-24 часа) сорбента и очищаемого раствора. Задачей изобретения является снижение времени контактирования сорбента и очищаемого раствора, а также снижение экономической стоимости сорбента путем использования для его получения отходов деревообрабатывающей промышленности. Поставленная задача решается за счет того, что в способе извлечения ионов свинца из отработанных технологических растворов путем контактирования отработанного раствора с сорбентом, согласно изобретению, в качестве сорбента используют твердый остаток, полученный взрывным каталитическим гидролизом древесины при температуре 190-200 С и давлении насыщенного водяного пара 11-12 атм в течение 1,5 часа в присутствии серной, азотной или соляной кислоты. Сущность изобретения заключается в следующем. В предлагаемом изобретении в качестве исходного сырья для получения сорбента использовали отходы деревообрабатывающей промышленности, в частности щепу древесины осины со средним размером частиц 2555 мм, содержащую 47 целлюлозы, 28,5 лигнина, 24,5 легкогидролизуемых полисахаридов. Процесс взрывного каталитического гидролиза проводится в автоклаве емкостью 2 л при температуре 190-200 С и давлении насыщенного водяного пара 11-12 атм, в результате этого обеспечивается деполимеризация лигноуглеводного комплекса, сопровождающаяся разрушением надмолекулярных структур древесины, что обеспечивает получение сорбента с высокой удельной поверхностью и наличием в нем открытых рекционноспособных химических групп. В качестве катализаторов гидролиза использовали сильные минеральные кислоты азотную кислоту (ГОСТ 4461-77), соляную кислоту (ГОСТ 3118-77), серную кислоту(ГОСТ 2184-77). Ниже приведены конкретные способы извлечения ионов свинца из модельных растворов. Пример 1. Щепу древесины осины подвергают взрывному каталитическому гидролизу в автоклаве при температуре 190 С и давлении насыщенного водяного пара 12 атм в течение 1,5 часа с добавлением 30 мл серной кислоты (1,84 г/см 3). В 500 мл раствора, содержащего 10 мг/л 2, вносят 1 г полученного твердого остатка. После контактирования модельного раствора с сорбентом в течение 5 часов концентрация ионов свинца в фильтрате составляет 0,1 мг/л, при этом эффективность сорбции составляет 99 . Пример 2. Сорбент получают способом, анологичным примеру 1, отличающимся тем, что в качестве катализатора используют азотную кислоту (1,52 г/см 3). В 500 мл раствора, содержащего 50 мг/л 2, вносят 10 г полученного твердого остатка. После контактирования модельного раствора с сорбентом в течение 7 часов концентрация ионов свинца в фильтрате составляет 0,5 мг/л, при этом эффективность сорбции составляет 99 . Пример 3. Сорбент получают способом, анологичным примеру 1, отличающимся тем, что в качестве катализатора используют соляную кислоту (1,19 г/см 3). В 500 мл раствора, содержащего 100 мг/л 2, вносят 15 г полученного твердого остатка. После контактирования модельного раствора с сорбентом в течение 9 часов концентрация ионов свинца в фильтрате составляет 1 мг/л, при этом эффективность сорбции составляет 99 . Сравнительные свойства сорбента согласно изобретению и известному аналогу приведены в таблице. 2 16404 1 2012.10.30 Сравнительные свойства сорбентов По заявляемому способу По способуСвойства прототипу Пример 1 Пример 2 Пример 3 Время сорбции, час 10-24 5 7 9 Эффективность сорбции,99 99 99 99 Содержание ионов свинца в фильтратах определяли методом масс-спектрометрии на приборе -(США). Как следует из таблицы, предлагаемый способ извлечения ионов свинца позволяет значительно сократить время контактирования раствора с сорбентом, не снижая эффективности сорбции. Заявляемый способ позволяет также использовать экономически выгодное сырье в виде отходов деревообрабатывающей промышленности при получении высокоэффективных сорбентов. Источники информации 1. Патент РФ 2393244, МПК 22 13/00,22 3/24, 2010. 2. Патент РФ 2223143, МПК 01 1/6, 2004. 3. Патент РФ 2292305, МПК 02 1/28,01 20/30,02 101/20,01 20/10 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3