CS235768B1 - Způsob izolace rtuti z roztoků a vzduchu - Google Patents

Abstract

Kovová rtul a její sloučeniny se podle vynálezu zachycují na polymerníoh gelech obsahujících thiiranove skupiny, přičemž se zachycená rtuí eluuje. Jako polymerní gely se použijí kopolymery 2,3-epithiopropylmethakrylátu nebo 2,3- -epithiopropylakrylátu se sííujícím činidlem s výhodou divinylbenzenem, ethalendimethakrylátem nebo ethylendiakrylátem 9i 2-hydroxypropylendimethakrylátem nebo 2-hydroxyoropylendiakrylátem, případně gely připravené ze zesííovaných polymerů obsahujících epoxidové skupiny modifikované s výhodou biji omoč ovinou nebo thiokyanaty. Zachycená rtut se eluuje minerální kyselinou nebo roztokem komplexotvorného činidla.

Description

Vynález se týká způsobu isolace rtuti z roztoků a vzduchu, príp. jiných plynů, zachycováním kovové rtuti nebo jejich sloučenin na polymerních sorbentech. Po sorpci lze zachycenou rtuí eluovat účinkem koncentrované kyseliny chlorovodíkové, resp. dusičné.

Díky svým specifickým vlastnostem má rtut a její sloučeniny rozsáhlé použití v celé řáde průmyslových odvětví, avšak v mnoha případech negativně zasahuje do životního prostředí. Jsou známy případy, kdy rtut obsažená v odpadních vodách způsobila těžké otravy a smrt desítek lidí. Aby se tyto negativní jevy odstranily, je nutno pokud možno co nejefektivněji zachycovat rtut a její sloučeniny z odpadních vod a plynů.

Pro zachycování elementární rtuti ze vzduchu byla vypracována celá řada postupů využívajících sorpční vlastnosti látek s velkým povrchem, jako jsou např. aluminosilikáty či aktivní uhlí. V odpadních vodách se rtut nalézá v podobě celé řady sloučenin, at již organických či anorganických. Anorganicky vázaná je především ve formě solí dvojmocné rtuti a déle jámo elementární rtut.

K čištění odpadních vod od rtuti je mošno využít bučí chemického srážení, redukce sloučenin rtuti na elementární rtut, nebo různých sorbentů.

Sorbentů k odstraňování sloučenin rtuti z vodných roztoků je popsána celá řada, jak anorganických, tak i organických a to jak přírodních, tak i syntetických. Jejich sorpční kapacita se pohybuje řádově v desítkách až stovkách miligramů Hg na 1 g sorbentů a účinnost vyjádřená poměrem koncentrací původního a vyčištěného roztoku dosahuje řádově hodnot 10^ až 10^.

235 7M o většiny sorbentů je však problém desorpce zachycené rtuti, která neprobíhá kvantitativně a při opakování cyklů sorpce-desorpce (bvykle značně klesá sorpční kapacita sorbentů.

Způsob isolace rtuti z roztoků a vzduchu příp. jiných plynů podle uvedeného vynálezu spočívá v tom, že se elementární rtui nebo její sloučeniny zachycují na polymerních gelech obsahujících thiiránové skupiny, připravených sesíiováním 2,3-epithiopropylakrylátu nebo 2,3-epithiopropylmethakrylátu s 0,5 až 98 % sítovacího činidla jako divinylbenzen, ethylendiakrylát nebo ethylendimethakrylát nebo '2-hydroxypropylendimethakrylát nebo 2-hydroxypropylendiakrylát. Obdobné sorpční charakteristiky vykazuji i gely připravené ze zesítováných polymerů obsahující epoxidové skupiny po modifikaci thiomočovinou nebo thiokyanatany. Přípravy těchto gelů jsou chráněny v čs. AO 166 480, 166 481.

kpůsobem podle vynálezu lze isolacx rtuti provádět z vodných i organických roztoků elementární rtuti nebo roztoků jednoduchých či komplexních solí jednomocné nebo dvojmocné rtuti, případně za přítomnosti přebytku minerálních kyselin, zásad nebo solí. Lze tímto způsobem zachycovat rtuť i ze vzduchu, případně jiných plynů.

Způsob isolacertuti uvedenými gely z roztoků a vzduchu byl experimentálně ověřen za statistických a dynamických podmínek. Sorpce rtuti a sloučenin jednomocné a dvojmocné rtuti byla studována V rozsahu koncentrací kovu l.lO“® až 0,2 mol/1 v závislosti na koncentraci různých složek v roztoku, např. kyseliny dusičné, chlorovodíkové, octové, chloridu sodného. Za sledovaných podmínek docházelo jen κ nepatrné sorpci obecných kovů, přičemž kapacita sorbentů dosahovala hodnoty 2,1 mmol Hg/g sušiny gelu. Sorpce probíhala z roztoků elementární rtuti i jednoduchých či komplexních solí jedno- a dv :Uti případné za přítomnosti přebytku minerólnícn kyselin, zásad nebo solí. Rtut a její sloučeniny byly zachycovány jak z vodnýcn roztoků, tax i z roztoků organických, případně směsných rozpouštědel. Zachycená dvojmocná

235 768 rtuí byla s výhodou eluována koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou, příp. jejím roztokem a elementární rtut koncentrovanou kyselinou dusičnou. Při sorpci jedncmocné rtuti docházelo k její disproporcionaci na gelu na dvojmocnou a elementární rtut. Z eluátu lze pak rtut isolovat bučí vysrážením nebo elektrolyticky_o

Z provedených dynamických zkoušek vyplývá výhodná hodnota užitkové kapacity kolon naplněných použitými gely, rovněž tak jako velmi dobrá účinnost sorpce dosahující hodnot až 10^. možnost téměř kvantitativní desorpce, rovněž tak jaKo dobrá chemická i mechanická stálost použitých gelů při opakování cyklů sorpce-desorpce je vhodným předpokladem pro jejich použití při isolaci rtuti.

Na rozdíl od dosud známých sorbentů je možno řešením podle vynálezu dosáhnout sorpce nejen rtuti, ale i nulvalentní, to je kovové rtuti.

Vynález je blíže objasněn na dále uvedených příkladech provedení.

Příklad 1

Llakroporesní gel připraveny kopolymerací 2,5-epithiopropylakrylátu s ethylendiakrylótem obsahující 49 % sušiny o specifickém povrchu 76 m^/g zachytil z roztoku HgCl? v prostředí 0,1 íí KC1 prakticky kvantitativně 200 mg Hg/g sušiny sorbentů při rovnovážné sorpci za dobu 78 hodin. Za uvedených podmínek nedošlo k měřitelné sorpci obecných kovů - např. mědi, zinku, olova.

Příklad 2

Sorbent získaný z kopolymeru 2,3-epoxypropylmethakrylátu s 10 % hm. divinylbenzenu polymeranalogickou reakcí s koncentrovaným vodným roztokem thiomočoviny za varu obsahoval 10,2 % hm. síry. Po 14denním stání s Ο,ΟΙΜ /CH^COO/jíHg v 99% kyselině octové byla dosažena rovnovážná kapacita 2,02 mmol Hg/g sušiny sorbentů.

Příklad >

Elakr opore sní gel získaný kopolymerací 2,5-epoxypropylakry23S 7U létu s 2-hydroxypropylendia/.rylátem obsahoval po modifikaci thiokyanatonem draselným ve vroucím acetonu 8,9 io hm. síry. Při aplikaci 0,0125 K Hg^/NO^/^ na sorbent v koloně při zatížení 20 h byla z bodu průniku stanovena efektivní sorpční kapacita Qa = = 1,82 mmol Hg/g sušiny sorbentu.

Příklad 4

Kopolymer 2,3-epithiopropylmethakrylát - ethylendimethakrylát o specifickém povrchu 66 m^/g a obsahu síry 11,3 % hm. sorboval prakticky kvantitativně /c/c₀ - 0,8.10^?/ rtut z roztoku 0,023 M HgCl^ v 0,04 U HNO 5 při zatížení kolony S = 13 hH”·¹·. Po promytí kolony destilovanou vodou byla zachycená rtuí desorbována z 99,7 % koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou při zatížení 10 h. Po opakování 100 cyklů sorpce-desorpce klesá kapacita gelu z 1,38 na 1,0 mmol Hg/g sušiny sorbentu.

Příklad 5

Makroporesním kopolymerem uvedeným v příkladu 4 byl po dobu 30 minut prosávan vzduch obsahující páry rtuti. Obsah rtuti v gelu se zvýšil z 0,1 ppm na 30 ppm.

Příklad 6

Na kolonu o obsahu 1 ml naplněnou sorDentem uvedeným v příkladu 4 bylo aplikováno 5,5 1 nasyceného roztoku elementární rtuti /0,055 mg Hg/1, přičemž bylo při zatížení S = 200 h zachycena 91 io rtuti z mfluentu. Při aplikaci roztoku obsahujícího 55 mg Kg a 170 g směsi NaOH a NaCl v 1 litru bylo při zatížení kolony S = 40 h zachyceno 92 io rtuti. Htut byla ze soroentu eluovana působením koncentrované kyseliny dusičné.

Příklad 7

Kopolymer 2,3-epithiopropylmethakrylát-ethylendimethakrylát dosáhne za statických podmínek po 12 dnech následující hodnoty sorpčních kapacit Qa v prostředí HNO5 2,1 mmol Hg/g při pH = l, < v prostředí octanového tlumivého roztoku 1,67 mmol Hg/g při pH = = 3,7, v 0,5kl NH4GI 1,09 mmol Hg/g při pK = 2,6 a v prostředí amonného tlumivého roztoku 0,7 mmol Hg/g při pH = iu.

Příklad 8

Rtut, zachycená na sorbentu z roztoku chloridu rtuínatého podle příkladu 4, byla desorbována vodnými roztoky komplexotvorných činidel při zatížení 20 h. Podíl desorbované rtuti činil při použití sirníku sodného 60 fc, thiokyanatanu draselného 15 % a Chelatonu 31 %.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   235 7H

   Způsob isolace rtuti z roztoků a vzduchu případně jiných plynů vyznačený tím, že se kovová rtul a její sloučeniny zachycují na gelech' obsahující thiiránové skupiny připravených sesítováním 2,3 epithiopropylmethakrylátu nebo 2,3 epithiopropylaxrylátu sítujícím činidlem, například divinylbenzenem, ethylendimethakryláttt^ ethylendiakrylátem či 2-hydroxypropylendimethakrylátem nebo 2-hydroxyproplylendiakrylátem, nebo připravených ze zesilovaných polymerů obsahujících epoxidové skupiny modifikované s výhodou thiomočovinou nebo thiokyanaty, přičemž se zachycená rtut eluuje minerální kyselinou s výhodou koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou nebo dusičnou nebo roztokem komplexotvorného činidla například sulfidy, thiokyanáty nebo deriváty ethylendiamintetraoctové kyseliny·