[go: up one dir, main page]

RU2466101C1 - Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii) - Google Patents

Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii) Download PDF

Info

Publication number
RU2466101C1
RU2466101C1 RU2011109306/05A RU2011109306A RU2466101C1 RU 2466101 C1 RU2466101 C1 RU 2466101C1 RU 2011109306/05 A RU2011109306/05 A RU 2011109306/05A RU 2011109306 A RU2011109306 A RU 2011109306A RU 2466101 C1 RU2466101 C1 RU 2466101C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ions
copper
nickel
sorption
mixture
Prior art date
Application number
RU2011109306/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011109306A (ru
Inventor
Артём Александрович Гапеев (RU)
Артём Александрович Гапеев
Лариса Петровна Бондарева (RU)
Лариса Петровна Бондарева
Тамара Сергеевна Корниенко (RU)
Тамара Сергеевна Корниенко
Елена Александровна Загорулько (RU)
Елена Александровна Загорулько
Александр Егорович Небольсин (RU)
Александр Егорович Небольсин
Наталья Александровна Гайворонская (RU)
Наталья Александровна Гайворонская
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ГОУ ВПО ВГТА)
Priority to RU2011109306/05A priority Critical patent/RU2466101C1/ru
Publication of RU2011109306A publication Critical patent/RU2011109306A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2466101C1 publication Critical patent/RU2466101C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Cephalosporin Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для очистки сточных и промывных вод гальванических производств. Для осуществления способа разделение ионов меди(II) и никеля(II) осуществляют в три стадии с использованием одного вида ионообменной смолы в ОН- форме. На первой стадии проводят сорбцию смеси ионов металлов с обогащением ими фазы сорбента. Предварительно готовят полиамфолит Purolite S950 в ОН- форме и проводят сорбцию смеси ионов двух металлов в противоточной колонне с неподвижным слоем сорбента, для этого снизу пропускают раствор, содержащий исходную смесь. Сорбцию останавливают при появлении в элюате смеси ионов, при этом процесс сорбции контролируют отбором проб, определяя суммарную концентрацию меди(II) и никеля(II) комплексонометрическим методом. На второй стадии проводят элюирование ионов меди(II) раствором глицина, который подают сверху. Элюат, содержащий комплекс глицина и ионов меди(II), собирают в приемник. Полученное комплексное соединение в дальнейшем может быть использовано в качестве пищевой добавки в животных кормах. На третьей стадии проводят полную десорбцию ионов никеля(II) раствором КОН, обеспечивающим регенерацию в исходную форму и готовность полиамфолита к работе. Способ обеспечивает упрощение способа при 100%-ном разделении ионов меди(II) и никеля(II), уменьшение объемов и степени загрязнения сточных вод. 2 ил., 2 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к очистке сточных вод и водных растворов ионитами и может быть использовано для очистки сточных и промывных вод гальванических производств.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ ионообменной очистки сточных вод и водных растворов [Патент РФ № RU (11) 2049073 (13) С1, опубликован 27.11.1995], в основе которого лежит очистка сточных вод и технологических растворов от ионов никеля и меди путем их пропускания через смесь аминокарбоксильного катионита и низкоосновного анионита полимеризационного типа, взятых в соотношении (0,5-1,5):1 соответственно, при этом аминокарбоксильный катионит берут в Kat + или Каt+/Н+-форме, где Каt+-ион щелочного металла или аммония, а низкоосновный анионит берут в ОН- или ОН-/Аn-форме, где An- анион минеральной кислоты.
Недостатком данного способа является недостаточно высокая эффективность разделения и сложность регенерации из-за невозможности установления оптимального соотношения Na:H форм катионита при его регенерации промывной водой, состав которой колеблется и зависит от случайных факторов. Это приводит к неполной реализации емкостных свойств катионита в процессе очистки, а также использование ионитов в водородной форме, что приводит к снижению их емкости по цветным металлам, и кроме того, этот способ требует раздельной регенерации катионита и анионита, что усложняет процесс.
Техническая задача изобретения заключается в разработке способа ионообменного разделения ионов меди(II) и никеля(II), позволяющего увеличить емкостные свойства смолы, повысить эффективность разделения исходной смеси, устранить раздельную регенерацию катионита и анионита, исключить из технологического процесса большое количество вспомогательных реактивов, уменьшить объемы и степень загрязнения сточных вод.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ ионообменного разделения ионов меди(II) и никеля(II), характеризующийся тем, что разделение ионов меди(II) и никеля(II) осуществляют в три стадии с использованием одного вида ионообменной смолы в OH--форме, на первой стадии проводят сорбцию смеси ионов металлов с обогащением ими фазы сорбента, для этого готовят полиамфолит Purolite S950 в ОH--форме, проводят сорбцию смеси ионов двух металлов в противоточной колонне с неподвижным слоем сорбента, для этого снизу пропускают раствор, содержащий исходную смесь, сорбцию останавливают при появлении в элюате смеси ионов, процесс сорбции контролируют отбором проб, определяя суммарную концентрацию меди(II) и никеля(II) комплексонометрическим методом, на второй стадии проводят элюирование ионов меди(II) раствором глицина, который подают сверху, элюат, содержащий комплекс глицина и ионов меди(II), собирают в приемник, на третьей стадии проводят полную десорбцию ионов никеля(II) раствором КОН, обеспечивающим регенерацию в исходную форму и готовность полиамфолита к работе.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности и упрощении разделения смеси ионов меди(II) и никеля(II), исключении из технологического процесса вспомогательных реактивов и упрощении регенерации смолы.
На фиг.1 представлены зависимости отношения концентрации ионов металлов в растворе на выходе из колонны к исходной концентрации (с/с0) от времени сорбции (t, мин) меди(II) (кривая 1) и никеля(II) (кривая 2) на Purolite S950 (ОН-) при 298 К и скорости пропускания 7,5 см3/мин.
На фиг.2 представлена зависимость отношения концентрации ионов металла в элюате к концентрации в смоле (с/с0) от времени десорбции (t, мин) меди(II) (кривая 1) из Purolite S950 раствором глицина со скоростью пропускания 7,5 см3/мин.
Способ ионообменного разделения ионов меди(II) и никеля(II) из водных растворов реализуют следующим образом.
Разделение ионов меди(II) и никеля(II) проводится в три стадии: первая стадия - сорбция смеси ионов металлов с обогащением жидкой фазы ионами меди(II) на 10-15%, а твердой фазы смесью ионов металлов, вторая стадия - элюирование глицином с обогащением раствора комплексом, содержащим глицин и ионы меди(II), третья стадия - регенерация смолы с обогащением регенерирующего раствора ионами никеля(II).
В колонну загружают полиамфолит Purolite S950; для перевода смолы в ОН--форму осуществляют ее подготовку: пропускают через слой ионообменника последовательно раствор КОН с концентрацией 0,5 моль/дм3, дистиллированную воду до полного удаления гидроксида калия из межгранульного пространства, полиамфолит переведен в OH--форму и готов к использованию; затем осуществляют сорбцию смеси, для этого снизу пропускают раствор, содержащий смесь ионов меди(II) и никеля(II), на выходе из колонны первыми появляются ионы меди(II), через некоторое время - смесь ионов меди(II) и никеля(II), степень разделения исходного раствора составляет 10-15%, сорбцию прекращают. В течение сорбции через определенные промежутки времени отбирают пробы раствора на выходе из колонны. Суммарную концентрацию ионов металлов в растворе определяют комплексонометрическим методом. Концентрацию ионов никеля(II) в отобранных пробах определяют при помощи специально приготовленной индикаторной бумаги, предварительно пропитанной диметилдиоксимом и высушенной.
На второй стадии осуществляют десорбцию ионов меди(II) из полиамфолита раствором глицина с концентрацией 0,1 моль/дм3 с подачей элюента сверху. Степень концентрирования ионов меди(II) составляет 100%. В течение десорбции проводят анализ отобранных через определенные промежутки времени растворов комплексонометрическим методом и с помощью индикаторной бумаги. После элюирования проводят десорбцию ионообменной смолы раствором КОН с концентрацией 0,5 моль/дм3, при этом одновременно происходит элюирование ионов никеля(II), полиамфолит принимает исходную форму и готов к работе.
Использование сорбента полиамфолитной природы позволяет достичь 100% степени разделения ионов меди(II) и никеля(II), которые имеют схожие физико-химические характеристики. Объемы разделяемых растворов и исходная концентрация ионов могут быть различны, поэтому требуемая производительность ионообменников варьируется, в связи с этим характеристики ионообменных колонн (высота, диаметр, скорость подачи раствора, объем сорбента и т.д.) подбираются для каждого случая отдельно.
Способ ионообменного разделения ионов меди(II) и никеля(II) поясняется следующим примером.
Пример. Разделение ионов меди(II) и никеля(II) проводят из водного раствора с содержанием меди(II) 0,071 моль/дм3 и никеля(II) 0,024 моль/дм3, приготовленного растворением навески массой m=13,34 г Сu(NО3)2 и навески массой m=6,98 г Ni(NO3)2·6 Н2O в дистиллированной воде. Сорбцию и десорбцию осуществляют на полиамфолите Purolite S950 в ОН--форме в колоне с внутренним диаметром 56 мм и высотой 158 мм. В колонну загружают полиамфолит Purolite S950, пропускают через слой ионообменника раствор КОН с концентрацией 0,5 моль/дм3, затем дистиллированную воду до полного удаления гидроксида калия из межгранульного пространства. На первой стадии разделения проводят сорбцию, подавая в колонну раствор, содержащий смесь ионов меди(II) и никеля(II) снизу вверх со скоростью 7,5 см3/мин. Отбор проб на выходе из колонны осуществляют через 10 мин с точно фиксируемым временем для дальнейшего построения выходных кривых. Данные о ходе сорбции смеси медь(II)-никель(II) из водного раствора представлены в таблице 1.
Определение суммарной концентрации ионов меди(II) и никеля(II) на выходе из колонны осуществляют комплексонометрическим методом. Для этого в колбу для титрования добавляют 1 см3 анализируемого раствора, добавляют 10 см3 дистиллированной воды (pH раствора=5-6) и нагревают до температуры 80°. После этого добавляют 10 мг мурексида (сухая смесь с NaCl в массовом соотношении 1:100) и титруют 0.01 н. раствором ЭДТА до перехода оранжевой окраски в фиолетовую.
Концентрацию никеля(II) в водном растворе определяют по разнице между суммарной концентрацией ионов металлов и концентрацией ионов меди(II), определенной при помощи полярографа АВС-1.1. Для этого мерной пипеткой отбирают рабочую пробу объемом 25 см3, помещают в выпарную чашку, добавляют 2 см3 раствора азотной кислоты (1:1) и упаривают раствор на электроплитке при слабом нагревании до влажных солей. Кислотную обработку повторяют 2 раза до осветления остатка. Затем к остатку прибавляют 1 см3 соляной кислоты с концентрацией 1 моль/дм3, 1 см3 концентрированной перекиси водорода и упаривают досуха. После охлаждения остаток растворяют в 15 см3 разбавленного фонового раствора, при необходимости раствор подкисляют раствором НСl с концентрацией 1 моль/дм3 до значения pH 2. Затем раствор с разбавленной пробой фильтруют через обеззоленный фильтр, переносят в мерную колбу вместимостью 25 см и доводят до метки разбавленным фоновым раствором. Весь рабочий объем переносят в стеклоуглеродную ячейку и с помощью фторопластовой гайки закрепляют ее в аппарате, определяют концентрацию ионов меди(II). Результаты исследований представлены на фиг.1.
Как видно на фиг.1, происходит совместное поглощение ионов меди(II) и никеля(II) на Purolite S950 (ОН-), разделение происходит не более чем на 10-15%.
Процесс десорбции ионов меди(II) и никеля(II) осуществлялся раствором глицина с концентрацией 0,1 моль/дм3, который подается в колонну сверху вниз, со скоростью пропускания 7,5 см3/мин.
Ранее было установлено, что десорбция ионов никеля(II) данным элюентом невозможна, что позволило провести процесс разделения ионов исследуемых металлов. При этом ионы никеля(II) остаются в смоле, а ионы меди(II) элюируются, образуя с глицином комплексное соединение, которое в дальнейшем может быть использовано в качестве пищевой добавки в животных кормах. Контроль осуществляют отбором проб на выходе из колонны через каждые 10 мин при помощи специально приготовленной индикаторной бумаги. Применение бумаги, предварительно пропитанной диметилдиоксимом и высушенной, позволяет обнаруживать небольшие количества никеля в присутствии меди. На бумагу наносят каплю испытуемого раствора и промывают бумагу разбавленным раствором аммиака. Окрашенные соединения меди растворяются, а розовое пятно соединения никеля остается. Обнаруживаемый минимум ионов никеля(II) - 0,8 мкг. Контроль за процессом элюирования ионов меди(II) осуществляли комплексонометрическим титрованием. Данные о ходе десорбции смеси представлены в таблице 2.
Как видно из фиг.2, степень разделения равна 100%.
Как видно из примера, таблиц и фигур, максимальное разделение ионов меди(II) и никеля(II) осуществляется на стадии десорбции и достигает 100%.
Предлагаемый способ ионообменного разделения ионов меди(II) и никеля(II) позволяет: эффективно разделять ионы меди(II) и никеля(II) с близкими значениями СОЕ, ДОЕ и констант сорбции из гидролизатов различного генезиса и биохимических сточных вод сочетанием процессов сорбции и десорбции, получить комплексное соединение ионов меди(II) и глицина, которое в дальнейшем может быть использовано в качестве пищевой добавки в животных кормах, исключить раздельную регенерацию ионита и уменьшить объемы промывных вод.
Figure 00000001
Figure 00000002

Claims (1)

  1. Способ ионообменного разделения ионов меди(II) и никеля(II), характеризующийся тем, что разделение ионов меди(II) и никеля(II) осуществляют в три стадии с использованием одного вида ионообменной смолы в OH--форме, на первой стадии проводят сорбцию смеси ионов металлов с обогащением ими фазы сорбента, для этого готовят полиамфолит Purolite S950 в ОH--форме, проводят сорбцию смеси ионов двух металлов в противоточной колонне с неподвижным слоем сорбента, для этого снизу пропускают раствор, содержащий исходную смесь, сорбцию останавливают при появлении в элюате смеси ионов, процесс сорбции контролируют отбором проб, определяя суммарную концентрацию меди(II) и никеля(II) комплексонометрическим методом, на второй стадии проводят элюирование ионов меди(II) раствором глицина, который подают сверху, элюат, содержащий комплекс глицина и ионов меди(II), собирают в приемник, на третьей стадии проводят полную десорбцию ионов никеля(II) раствором КОН, обеспечивающим регенерацию в исходную форму и готовность полиамфолита к работе.
RU2011109306/05A 2011-03-11 2011-03-11 Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii) RU2466101C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011109306/05A RU2466101C1 (ru) 2011-03-11 2011-03-11 Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011109306/05A RU2466101C1 (ru) 2011-03-11 2011-03-11 Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011109306A RU2011109306A (ru) 2012-09-20
RU2466101C1 true RU2466101C1 (ru) 2012-11-10

Family

ID=47077038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011109306/05A RU2466101C1 (ru) 2011-03-11 2011-03-11 Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2466101C1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114195288B (zh) * 2021-12-10 2023-08-04 中新联科环境科技(安徽)有限公司 一种综合性含镍废水与含铜废水的净化方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909944A (en) * 1988-08-26 1990-03-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Removal of metal ions from aqueous solution
RU2003708C1 (ru) * 1992-08-18 1993-11-30 Научно-производственный кооператив "Доминион" Способ ионообменного извлечени цветных металлов из кислых сред
RU2049073C1 (ru) * 1994-04-21 1995-11-27 Татьяна Евгеньевна Митченко Способ ионообменной очистки сточных вод и технологических растворов от ионов меди и никеля
RU2106310C1 (ru) * 1994-01-21 1998-03-10 Внедренческий научно-экспериментальный центр "Экотур" Способ ионообменной очистки сточных вод от цветных металлов
RU2192300C1 (ru) * 2001-02-26 2002-11-10 Дагестанский государственный университет Способ концентрирования и разделения ионов металлов
US7109366B2 (en) * 2001-08-03 2006-09-19 Canadus Technologies Llc Compositions for removing metal ions from aqueous process solutions and methods of use thereof
RU2363746C1 (ru) * 2008-03-17 2009-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Способ селективного извлечения золота из водных тиоцианатных растворов
RU2008135443A (ru) * 2006-02-02 2010-03-10 Компанья Вале Ду Риу Досе (Br) Комбинированный способ использования ионнообменных смол для селективного извлечения никеля и кобальта из эфлюентов выщелачивания

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4909944A (en) * 1988-08-26 1990-03-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Removal of metal ions from aqueous solution
RU2003708C1 (ru) * 1992-08-18 1993-11-30 Научно-производственный кооператив "Доминион" Способ ионообменного извлечени цветных металлов из кислых сред
RU2106310C1 (ru) * 1994-01-21 1998-03-10 Внедренческий научно-экспериментальный центр "Экотур" Способ ионообменной очистки сточных вод от цветных металлов
RU2049073C1 (ru) * 1994-04-21 1995-11-27 Татьяна Евгеньевна Митченко Способ ионообменной очистки сточных вод и технологических растворов от ионов меди и никеля
RU2192300C1 (ru) * 2001-02-26 2002-11-10 Дагестанский государственный университет Способ концентрирования и разделения ионов металлов
US7109366B2 (en) * 2001-08-03 2006-09-19 Canadus Technologies Llc Compositions for removing metal ions from aqueous process solutions and methods of use thereof
RU2008135443A (ru) * 2006-02-02 2010-03-10 Компанья Вале Ду Риу Досе (Br) Комбинированный способ использования ионнообменных смол для селективного извлечения никеля и кобальта из эфлюентов выщелачивания
RU2363746C1 (ru) * 2008-03-17 2009-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Способ селективного извлечения золота из водных тиоцианатных растворов

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011109306A (ru) 2012-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nuić et al. Analysis of breakthrough curves of Pb and Zn sorption from binary solutions on natural clinoptilolite
MX2012001531A (es) Metodo y preparacion de muestras para analisis y cartucho para el mismo.
Michalski Recent development and applications of ion chromatography
Jha et al. Treatment of rayon waste effluent for the removal of Zn and Ca using Indion BSR resin
McLaughlin et al. Comparison of cation/anion exchange resin methods for multi-element testing of acidic soils
Dong et al. Ammonia nitrogen removal from aqueous solution using zeolite modified by microwave-sodium acetate
Duquène et al. Diffusive gradient in thin FILMS (DGT) compared with soil solution and labile uranium fraction for predicting uranium bioavailability to ryegrass
RU2466101C1 (ru) Способ ионообменного разделения ионов меди (ii) и никеля (ii)
CN106662555B (zh) 氨基酸、有机酸和糖质的分析预处理装置及分析预处理方法
Yoon et al. High-capacity/high-rate hybrid column for high-performance ion exchange
KR20170095132A (ko) 분석물 농축기 시스템 및 이용 방법
Liang et al. Removal of fluoride ions from strongly acidic wastewater using a chelating resin containing aluminum
JP2008256636A (ja) 硝酸態窒素の定量方法、陰イオンの定量方法及び三態窒素の定量方法
Amara-Rekkab et al. Removal of Cd (II) and Hg (II) by chelating resin Chelex-100
RU2427535C1 (ru) Способ извлечения рения из растворов, содержащих молибден
Salih et al. Sorption of lead, zinc and copper from simulated wastewater by Amberlite Ir-120 resin
CN106984065A (zh) 一种现场分离铬形态的方法
CN104730162A (zh) 一种测定磷酸铁中痕量阴离子含量的离子色谱方法
King et al. Column performance testing of SuperLig® 639 resin with simulated hanford waste supernates: Identification of the primary sorbing species and detailed characterization of their desorption profiles
CN115166097B (zh) 降低设备损伤及同时分离地质样品中Li、K的方法
CN203653304U (zh) 金属离子分离装置
Dasgupta et al. Principles, Applications and Innovations
Maimulyanti et al. Development of diffusive gradient in thin film as a new method for prediction of phosphate release from marine sediment
CN104190110B (zh) 一种固相萃取过滤器及其制备方法
CN110186857A (zh) 磁性硅胶火焰原子吸收光谱测定样品重金属离子的方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140312