DE2021629B - Ionenaustauschermaterial zum Abfangen von Metallionen aus wässrigen Lösungen - Google Patents
Ionenaustauschermaterial zum Abfangen von Metallionen aus wässrigen LösungenInfo
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Description
Zum Abfangen von in wäßrigen Lösungen enthaltenen
Metallionen werden in der Regel Fällungsreaktionen durchgeführt. Daneben erlangen, besonders
für sehr verdünnte Lösungen, lonenaustauschverfahrer, Zunehmend Bedeutung. Es ist beispielsweise aus der
«Jeutschen Offenlegungsschrift 1808 707 bekannt,
Rhenium aus einer Lösung, die Rhenium und andere Metalle in einem wäßriger. Lösungsmittel enthält, zu
gewinnen. Das Rhenium wird hierbei selektiv in ein Ionenaustausch-Medium übergeführt, danach mit
einer wäßrigen Thiocyanatlösung abgestreift.
Weiterhin ist es auch aus der USA.-Patentschrift 2 87f 065 bekannt, ein geeignetes Anionenaustauschermatcrial,
wie ein stark basisches synthetisches Harz vom Alkylamintyp, mit Rhenium und anderen verunreinigenden
Metallen zu beladen, um schließlich Rhenium in reiner Form zu gewinnen. Nach geeigneten
alkalischen Elutionsverfahren zur Entfernung von Molybdän Lind anderen Verunreinigungen wird
das Harz gespült und erneut mit einer verdünnten Lösung einer starken Mineralsäure zur Entfernung
von Rhenium eluiert.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe,
Metallionen und/oder Metalle enthaltende Ionen, insbesondere von Metallen der I., V1, VI. und/oder
VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, aus wäßrigen Lösungen abzufangen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Trägermaterial aus Cellulose gelöst, an das Poly·
äthylenimin als abfangendes Agens gebunden ist und das allenfalls noch eine vernachlässigbar kleine, durch
Waschen mit Wasser nicht mehr zu entfernende Menge an nichtgebundenem Polyäthylenimin enthält.
terialien mit den gewünschten Ionenaustauscheigenschaften
ist Cellulose. Vorzugsweise werden natürliche, von Lignin befreite Cellulose oder auch regenerierte
Cellulosen wie Viskose-Cellulose (Zellwolle) oder nach dem Kupferoxid-Ainmoniak-Verfahren hergestellte
»Kupferseide« sowie auch die durch reduzierende Abspaltung der Nitrogruppen aus Nitrocellulose
erhaltene »Chardonnetseide« verwendet.
Das Ausgangsmaterial der -orgenannten Art be-
Das Ausgangsmaterial der -orgenannten Art be-
ό handelt man mit einer wäßrigen, beispielsweise 5O/Oigen
Lösung des Polyäthylenimins. Die Reaktion zwischen Ausgangsmaterial und Polyäthylenimin verläuft in
saurer, neutraler oder alkalischer Lösung. Die Geschwindigkeit der Reaktion zwischen dem /'.üsgungsmaterial
und dem Polyäthylenimin hängt von der Konzentration, dem pH-Wert der Lösung, der Art
des Ausgangsmaterials und dessen Verteilung ab, denn es kann fadenförmig, pulverig, schwammig oder
kompakt vorliegen.
ac Nach der Behandlung mit der wäßrigen Polyäthylenimin-Lösung
wird das entstandene Produkt mit Wasser gut durchgewaschen, um das nichtgebundene Polyäthylenimin
daraus zu entfernen.
Das so hergestellte, Polyüthylenimin gebunden
Das so hergestellte, Polyüthylenimin gebunden
enthaltende Ionenaustauschermaterial eignet sich in hervorragender Weise zur Lösung der gestellten
Aufgabe, nämlich zum Abfangen von Metallionen und/oder Metalle enthaltenden Ionen, insbesondere
von Metallen der L, V., VI. und/oder VIII. Nebcngruppe des Periodensystems der Elemente, aus wäßrigen
Lösungen, was durch die folgenden Beispiele belegt sei:
Abfangen von Kupfer aus wäßriger Lösung
Eine Lösung, die Kupfer als Cu2~-Ionen enthält,
passiert nach dem Ansäuern mit Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure auf den pH-Wert 4 bzw. nach
erfolgtem Abpuffern der eventuell stärker sauren Lösung auf diesen pH-Wert eine Säule von 1 kg PoIyäthylenimin-Cellulose.
Dieses Material sorbiert hierbei Kupfer unter Blaufärbung. Nach dem Waschen der Säule mit Wasser behandelt man das Cellulosematerial
mit einer verdünnten Mineralsäure, z. B. mit 2normaler Salzsäure. Hierbei wird das sorbierte Kupfer wieder
elukrt. Aus Lösungen des Kupfers des pH-Wertes von 4 ist Cu2 L selektiv sorbierbar und kann von hohen
Überschüssen in der Lösung befindlicher Ionen getrennt werden. Dies gilt für die Ionen Zn2", Ni2'.
Co2% Mg2*, Cd2S Pb2N Al3-, Fe3". Cr3\
Cu2"1" wird im pH-Bereich 3 bis 12 durch Polyäthyicnimin-Cellulose
sorbiert, also auch aus stark ammo· niakalischen Lösungen.
B e i s ρ i e 1 2
Abfangen von Vanadium als Vanadai
aus wäßriger Lösung
aus wäßriger Lösung
Eine Lösung, die Vanadium als Vanadat enthält, wird gegebenenfalls durch geeignete Zusätze einer
Mineralsäure oder einer Lauge oder eines Pulvers, wie beispielsweise Alkalimetallacctat, auf einen pH-Wert
von 4 eingestellt. Eine Säule, die 1 kg PoIyäthylenimin-CelluIose
enthält, sorbiert aus dieser Lösung 8,8 g Vanadium. Dieses kann niu:h dem
Waschen der Säule mit Wasser mit lnormaler Schwefelsäure oder Salzsäure oder auch mit Natron- oder Kalilauge
mit einem pH-Wert von 9,5 eluiert werden.
Abfangen von Molybdän als Molybdat
aus wäßriger Lösung
aus wäßriger Lösung
Das Abfangen erfolgt wie im Beispiel 2 beschrieben. Eluiert wird mit 3normaler Salzsäure, welcher 1%
Alkaliraetallrhodanid zugesetzt ist. Aufnahmekapazität: 8,5 g Molybdän/kg Polyäthylenimin-Cellulose.
Aus solchen schwachsauren Lösungen sorbiertes Molybdän kann auch mit Alkalilaugen oder Ammoniaklösung
desorbiert werden, um das Ionenaustauschermaterial zu regenerieren.
Abfangen von Wolfram als Wolframat und Molybdän als Molybdat aus wäßriger Lösung
Ein Volumen einer Probelösung zwischen 1 und 101, die 15 g Wolfram als Wolframat und 5 g Molybdän
als Molybdat enthält, wird nach Einstellen des pH-Wertes auf 4 in einer Säule mit I kg Polyäthylenimin-Cellulose
in tContakt gebracht. Im Durchlauf werden durchschnittlich nur 0,5% des ursprünglich vorhandenen
Wolframs und Molybdäns wiedergefunden. — Die beiden Me'.aJie können gemeinsam mit Alkalilauge
oberhalb pH 10 eluiert werden. Man kann jedoch zunächst das Molybdän mit 3normaler Salzsäure,
die etwa 1 % Alkalimet? Urhodanid enthält, sodann das noch sorbierte Woliram mit 0,01- bis
lnormaler Alkalilauge eluieren. Ebenso kann man mit einer Lösung verfahren, welche die Metalle
Vanadium. Molybdän und Wolfram enthält.
Beispiel 5
Abfangen von Palladium aus wäßriger Lösung
Abfangen von Palladium aus wäßriger Lösung
Eine salzsaure Lösung, die Palladium als PaIIadium(II)-Salz
enthält und deren Säuregehalt zwischen 0,1 und 10% HCI liegen kann, passiert eine Säule,
die mit 1 kg Polyäthylenimin-Cellulose beschickt ist. Nach dem Waschen mit Wasser ist die erfolgte
Sorption des Palladiums an einer Gelbfärbung des Cellulosematerials kenntlich. Die Eluierunr; des Pal'adiums
kann mit Ammoniak oder salzsaurer wäßriger Lösung von Thioharnstoff erfolgen. Die Bestimmung
des eluierten Palladiums nach erfolgter Sorption aus 10%ig salzsauren Lösungen ergibt eine Kapazität
von 10,4 g Pd/kg Polyäthylenimin-Cellulose.
ίο Palladium kann durch Sorption aus mindestens
!normal salzsauren Lösungen von den Ionen Cu2",
Ni2-, Co2+, Cd2+, Pb2+, Zn3-, Al3-, Fe3-, Cr3- getrennt
werden.
Auch konnten die Ionen Ft4-, Rh3+, Au3+ und Co2* bzw. Co3^ abgefangen werden, um weitere Beispiele zu nennen. Kobalt wird ab pH 4,8 bis zum Neutralbereich sorbiert, die Elution des Co2- gelingt mit Mineralsäure schon bei pH 4, die des Co3+ nicht einmal mit konzentrierten Mineralsäuren: es wird vorteilhafterweise zuerst zu Co2- reduziert, bevor es wie angegeben eluiert wird.
Auch konnten die Ionen Ft4-, Rh3+, Au3+ und Co2* bzw. Co3^ abgefangen werden, um weitere Beispiele zu nennen. Kobalt wird ab pH 4,8 bis zum Neutralbereich sorbiert, die Elution des Co2- gelingt mit Mineralsäure schon bei pH 4, die des Co3+ nicht einmal mit konzentrierten Mineralsäuren: es wird vorteilhafterweise zuerst zu Co2- reduziert, bevor es wie angegeben eluiert wird.
Wie die Beispiele zeigen, ist es mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ionenaustauschermaterials möglich,
sowohl Metall-Kationen als auch Metalle enthaltende Anionen aus wäßriger Lösung abzufangen. Weitere
große Vorteile dieses erfindungsgemäßen Ionenaustauschermaterials sind seine lange Lebensdauer, da die
Sorptionsfähigkeit auch nach zahlreichen Regenerierungsvorgängen nicht wesentlich absinkt, sowie die
überraschend hohe Sorptionsgeschwindigkeit, die in der Größenordnung von 10 Minuten liegt.
Eine besondere Bedeutung erlangt das erfindungsgemäße Ionenaustauschecmater?! zum Abfangen der
genannten Metalle aus ihren wäßrigen Lösungen beispielsweise auf dem Gebiet der Abwasserreinigung.
Auch hat es sich sehr gut für die Reingewinnung jeweils eines der vorgenannten Metalle aus wäßrigen
Lösungen neben den anderen Metallen als Verunreinigungen bewährt.
Claims (5)
1. Ionenaustauschermaterial zum Abfangen von Metallionen und/oder Metalle enthaltenden Ionen,
insbesondere von Metallen der I., V., VI. uud/oder VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente,
aus wäßrigen Lösungen, gekennzeichnet
durch ein Trägermaterial aus Cellulose, an die Polyäthylenimin als abfangende1:
A.gens gebunden ist und das allenfalls noch eine vernachlässigbar kleine, durch Waschen mit Wasser
nicht mehr zu entfernende Menge an nichtgebundenem Polyäthylenimin enthält.
2. Ionenaustauschermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose natürliche,
von Lignin befreite Cellulose ist.
3. Ionenaustauscherniaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose Viskose-Cellulose"
(Zellwolle) ist.
4. lonenaustauschermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose nach
Kupferoxid-Ammoniak-Verfahren hergestellte Kupferseide ist.
5. Ionenaustauschermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulose Chardonnetseide
ist, die aus Nitrocellulose durch reduzierende Abspaltung von Nitrogruppen hergestellt
worden ist.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2021629B true DE2021629B (de) |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19501290A1 (de) * | 1995-01-18 | 1996-07-25 | Thueringisches Inst Textil | Formkörper aus regenerierter Cellulose |
DE19507990A1 (de) * | 1995-01-18 | 1996-10-02 | Thueringisches Inst Textil | Formkörper aus regenerierter Cellulose |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19501290A1 (de) * | 1995-01-18 | 1996-07-25 | Thueringisches Inst Textil | Formkörper aus regenerierter Cellulose |
DE19507990A1 (de) * | 1995-01-18 | 1996-10-02 | Thueringisches Inst Textil | Formkörper aus regenerierter Cellulose |
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