DE1442771A1

DE1442771A1 - Verfahren zur Trennung von Schwermetallionen wie Zink,Cadmium,Eisen u.dgl. von Alkalionen aus neutralen und sauren Loesungen

Info

Publication number: DE1442771A1
Application number: DE19631442771
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1963-03-21
Filing date: 1963-03-21
Publication date: 1968-11-21

Description

METALLGSSELLSCHAIT Prankfurt/Main, den 2.8.1968

'Aktiengesellschaft

Neue Unterlagen

Verfahren zur Trennung von Schwermetallionen wie Zink, Cadmium, Eisen und dergleichen von Alkaliionen aus neutralen und sauren Lösungen

Bei manchen chemischen Prozessen und bei der Aufbereitung industrieller Abwässer ergibt sich bisweilen die Notwendigkeit, in neutralen oder sauren Lösungen enthaltene Schweriuetallionen von den gleichzeitig darin enthaltenen Alkaliionen zu trennen, einerseits, um die für den chemischen Prozeß erforderlichen Schwermetalle in möglichst reiner Form zurückzugewinnen und gegebenenfalls wieder zu verwenden, andererseits, um eine möglichst schwermetallfreie Lösung zu erhalten, aus welcher die Alkaliverbindungen in möglichst reiner JForn zurückgewonnen werden können, oder die gegebenenfalls nach Neutralisation als unschädliches Abwasser abgestoßen werden kann.

Es ist bekannt, aus solchen Lösungen die Schwermetallionen auszufällen. Dabei bilden sich jedoch meist schwierig filtrierbare Schlämme, die durch Auswaschen kaum zu reinigen sind, ils ist auch bekannt, die Schwermetallionen aus solchen Lösungen mittels spezieller, besonders selektiver Ionenaustauscher abzutrennen. Diese Methode hat den Nachteil, daß derartige Ionenaustauscher nur eine geringe Kapazität aufweisen und zum großtechnischen Einsatz zu teuer sind. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein relativ billiger, stark saurer Kationenaustauscher durch besondere Maßnahmen bei der Beladung und Itegeneration zu einer gegenüber Alkaliionen selektiven Abtrennung von Schwermetallionen aus Lösungen anwendbar.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Schwermetallionen wie Zink, Cadmium, Eisen und dergleichen von Alkaliionen aus neutralen oder sauren Lösungen mittels eines stark sauren Kationen-

n (Art 711 Abe. 2 Nr. I Satz 3 du Änderungie». *· ♦· * M* _₂_

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austauschers. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kationenaustauscher bis zum Gleichgewicht mit der Lösung beladen wird und daß aus dem beladenen Austauscher die Alkaliionen mit einer verdünnten Säure eluiert werden. Danach kann der Austauscher mit einer Säure mit einer Konzentration größer als 3 n behandelt werden, wobei die Schwermetallionen eluiert und der Austauscher in die ¥asserstofform überführt wird.

Nach der vorliegenden Erfindung wird der stark saure Kationenaustauscher bis zum Gleichgewicht mit der zu verarbeitenden Lösung beladen. Im Gleichgewichtszustand hat die aus dem Austauscher ablaufende Lösung etwa die gleiche Zusammensetzung wie die zulaufende Lösung. Der Beladungszustand des Ionenaustauschers in diesem Gleichgewichtszustand ist höher als die beim Betrieb von Ionenaustauschern sonst übliche Durchbruchbeladung. Der Gleichgewichtszustand, der sich nach der erfindungsgemäßen Beladung bis zum Gleichgewicht mit der die zu trennenden Schwermetall- und Alkaliionen enthaltenden sauren oder neutralen Lösung je nach der Konzentration und dem Verhältnis von Schwermetali zu Alkali sowie dem Gehalt an freier Säure auf dem Austauscher einstellt, kann durch Elution mit einer llegeneriersäure geringer Konzentration derart verändert werden, daß der Austauscher weit überwiegend, fast ausschließlich mit Schwermetallionen beladen ist. Der bei der Elution mit verdünnter itegeneriersäure erhaltene Ablauf aus dem Ionenaustauscher enthält weit überwiegend die Alkaliionen. Dieser Ablauf kann z.B. zur Wiedergewinnung der Alkalisalze nach an sich bekannten Verfahren durch Kristallisation aufgearbeitet werden oder gegebenenfalls nach Neutralisation als Abwasser abgestoßen werden. Nach der Elution mit verdünnter Säure ist bereits eine Trennung der Schwermetall- und Alkaliionen erzielt worden. Die Alkaliionen befinden sich überwiegend im Eluat, während die Schwermetallionen noch an den Austauscher gebunden sind.

Nach der Elution mit verdünnter Saure kann der nur noch die Sehwermetallionen enthaltende Ionenaustauscher mit konzentrierterer Säure,

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vorzugsweise mit Säure einer Konzentration über 3 n, in bekannter Weise regeneriert werden, wobei der Austauscher in die II-Form übergeht und der Ablauf eine saure Lösung der Schwermetallionen darstellt.

Falls nur die Alkaliionen gewonnen werden sollen oder die Alkaliionen aus der Ausgangslösung ausgeschleust werden sollen, dann wird der mit verdünnter Säure eluierte Austauscher, der also noch überwiegend die Schwerraetallionen enthält, von neuem wieder mit der Ausgangslösung behandelt. Diese Behandlung wird solange fortgesetzt, bis wieder Gleichgewichtsbeladung eingetreten ist. Dann wird der Austauscher wieder mit verdünnter Säure eluiert.

Sollen jedoch auch die nach der Elution mit verdünnter Säure auf dem.Austauscher zurückgebliebenen Schwermetallionen gewonnen werden, dann wird der Austauscher nach der Elution mit verdünnter Säure mit einer Säure einer Konzentration größer als 3 n. behandelt. Bei der Behandlung mit dieser Säure werden die Schwermetallionen aus dem Austauscher entfernt und der Austauscher wird wieder in die Wasserstofform überführt.

Zur Elution der Alkaliionen wird zweckmäßig eine verdünnte Säure mit einer Konzentration kleiner als 1 η verwendet. Zur Elution der Schwermetallionen benutzt man vorteilhafterweise eine Säure mit einer Konzentration größer als 3 n. Zur Elution sowohl der Alkali- als auch der Schwermetallionen sind z.B. Schwefel- oder Salzsäure entsprechender Konzentration geeignet.

Der weiteren Erläuterung der Erfindung möge das folgende Beispiel dienen.·

Beispiel;

36Ο ml Kationenaustauscher LE¹SiATIT S 100 (Schichthöhe 68 cm), der in der Na-Form vorlag, wurde mit einer Lösung beladen, die etwa 1 η an CdCl₂ und 0,5 η an NaCl war. Im Gleichgewichtszustand, der sich nach Durchlauf von 0,7 Litern der zu verarbeitenden Lösung einstellte,

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wies der faeladene Austauscher einen Gehalt von 239 mval Cd und 514 nival Na aufr Anschließend wurde der Austauscher nach kurzem Verdrängen der Beladelösung mit ca. 0,5/oiger Salzsäure eluiert. In 5 1 Eluat waren 484 mval Na und 52 mval Cd enthalten, d.h. 94 ^cß> der Na-Beladung und 21,8 % der Cd-Beladung des Austauschers wurden eluiert.

Zur Ausführung dieser getrennten Gewinnung von Cadmium- und Alkaliionen werden zweckmäßig mehrere gleichgroße Austauschersäulen in Hintereinanderschaltung betrieben. Die jeweils vorderste Säule wird bei Erreichen der Gleichgewichtsbeladung aus der Reihe herausgeschaltet und in der erfindungsgemäßen Weise der Vorelution und der Hegeneration unterworfen. Dann nimmt die zweite Säule den ersten Platz ein, während die bisher erste Säule, die sich nach der Vorelution und der Regeneration wieder in Wasserstofform befindet, an die letzte Stelle der Reihe geschaltet wird.

- 5 Patentansprüche

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Claims

_ 5 — 1449771 Patentansprüche ι -τ-» ä. / «

1) (Verfahren zur Trennung von Schwerraetallionen wie Zink, Cadmium, ^-"ttisen und dergleichen von Alkaliionen aus neutralen oder sauren Lösungen mittels eines stark sauren Kationenaustauschers, dadurch gekennzeichnet, daß der Kationenaustauscher bis zum Gleichgewicht mit der Lösung beladen wird und daß aus dem beladenen Austauscher die Älkaliionen mit einer verdünnten Säure eluiert werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher nach der Elution mit der verdünnten Säure mit einer Säure mit einer Konzentration größer als 3 η behandelt wird, wobei die Schwermetallionen eluiert und der Austauscher in die Wasserstofform überführt wird.

3) Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß zur Elution der Alkaliionen eine Säure mit einer Konzentration kleiner als 1 η verwendet wird.

k) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Elution Schwefelsäure verwendet wird.

5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher nach der Elution mit verdünnter Säure wieder mit der Schwermetall- und Alkaliionen enthaltenden Lösung bis zum Gleichgewicht beladen wird.

VtO Uhfanhonn {Art.7 ft/U*.2Nr.18^3 dwJSndwWBite». *.*.*■ ME

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