DE2130368A1 - Ionenaustauschmaterial - Google Patents

Description

• lonenaustauschmater tal Die Erfindung bezieht sich auf ein Ionenaustauschmaterial und ist insbesondere im Zusammenhang mit Ionenaustauschern anwendbar zur Behandlwlg voll Flüssigkeiten, wobei entweder Kationen oder Anionen Ausgetauscht werden. ob Kationen oder Anionen ausgetauscht werden, hängt von der Natur und den Eigenschaften des verwendeten Ionenaustauschmaterials ab.
• Organische und anorganische Ionenaustauschmateriale sind bekannt, wenn bei ersteres kommerziell mehr zur Anwendung kommt irr linblick auf seine außerordentliche Aufnahmefähigkeit und Beweglichkeit beim Massentransport.
• Die bekannten organischen Ionenaustauschfestkörper enthalter Polymere, welche funktionelle Ionenaustauschgruppen in ihren Molekülstrukturen aufweisen. Derartige Materialien sind relativ teuer herzustellen. Nachteilig erweisen sich z.B. die Erosion der Polymerperien, wodurch die Kosten der Verfahren erhöht werden, bei denen die Ionenaustausehharze verwendet werden. Weiterhin hängen in starkem Maße die physikalischen Eigenschaften der Ionenaustauschharze von der Natur der polymeren Grundstoffea in welche die funktionellen Gruppen eingebaut sind, ab. Häufig beeinflussen diese Grundharze die physikalischen Eigenschaften nachteilig. Für den Fall, daß die Dichte des Harzes nahe an der Dichte von Wasser liegt, wird eine fest gefügte Lagerung der Harzpartikel verhindert. Dies erweist sich insbescndere dann von Nachteil, wenn die Harzpartikei in Verbindung mit aufwärts strömenden Lösungen benötigt werden. In gleicher Weise verhindert die relative Weichheit der Harze ihre Verwendung, in Verbindung mit harten Materialien. Auch hierdurch werden die Kosten erhöht. Dies gilt insbesondere für die Behandlung von Schlamm aus Erzpartikeln bei mineralischen Verfahren. Weiterhin besitzen die Harze die Tendenz, in Verbindung mit vielen Lösungen zu quel-Ion. Dadurch können die Lösungsbedingungen verändert werden. Dies bedeutet, daß Raum vorhanden sein muß für die Expansion oder Kontraktion der Harzpartikel. In verschiedenen Fällen können durch das Anquellen oder das Zusammenziehen in den Harzpartikeln derartige Spannungskräfte induziert werden, daß die Partikel zerspringen, 8 zum Verlust des Harzes führt. Ein weiterer Nachteil der Harze besteht darin, daß sie eine nur begrenzte Auslesefähigkeit besitzen. Da bei den Polymerisationsprozessen ein bestimmter Grad von Orientierungslosigkeit vorhanden ist.
• sind die funktionellen Gruppen verschiedenen Umwelteinflüssen ausgesetzt Ist die funktionelle Gruppe tür eine bestimmte Auswahlfähigkeit ausgewählt worden, so wird diese Auswahlfähigkeit dadurch vermindert.
• Zur Verringerung der Kosten der Ionenaustauschharze sind Vorschläge dahingehend gemacht worden, daß das Harz als Überzug aus einen porösen Grundkörper aufgebracht wird. Es wird hierbei das teilweise polymerisierte Ionenaustauschharz auf einen bestimmten porösen Grundkörper aufgebracht. Nach dem Aufbringen wird die Polymerisation beendet. Ein derartiges Ionenaustauschmaterial leidet unter hohen Ausfallraten infolge quellung des Harzes, wodurch die laagerstruktur zerstört wird. Ein anderer Vorschlag ist darauf gerichtet, einen bestimmten Festkörper in eine Harzperlenstruktur einzubringen, aber auch dieser Vorschlag scheitert an der schlechten AdlilLston zwischen Festkörper uhd Harz, wodurch ebenfalls eui Auseinanderbrechen der Perlenstruktur sich ergibt.
• Weiterhin sind monomere organische Ionenaustauschverbindungen bekannt.
• Diese enthalten eine bis vier funktionelle Gruppen, welche an langkettige Alkyl- oder Alkyl-Arylgruppen angelagert sind. Daraus ergibt sich eine niedrige Wasserlöslichkeit fUr alle Moleküle. Typische monordere Anionenaustauschverbindungen sind primäre, sekundäre oder tertiäre Alkylamine oder quaternäre Ammoniumsalze, welche 8 - 30 Kohlenstoffatome in den Substituentenketten .alten. Typische monomere Kationen.
• austauschverbindungen sind Dialkyl-Ortho- oder Pyrophosphorsäuren oder naphthenische Muren, die ei- Ihnliche Anzahl von on Kohlenstoffatomen in ihren Substituentenketten enthalten. Da diese Moleküle einfacher sind als solche, welche in festen Ionenaustauschern vorkommen, liegen ihre Kosten niedriger. Me monomeren Ionenaustauscher sind gewöhnlich viskose Flüssigkeiten oder niedrig schmelzende Festkörper. Sie sind in aliphatischen oder aromatischen Verdünnungsmitteln gelöst, welche sowohl die Viskosität als auch die Dichte der Austauscher reduzieren. Es kann daher eine herkömmliche Lösungsmittelextraktionstechnik für den flüssigen Ionenaustausch angewendet werden.
• Der prinzipielle Vorteil dieser Technik gegenüber Festkörperionenaustauschern ist die leichte Durchführbarkeit eines kontinuierlichen fortlaufenden Verfahrens und die hohe Auswählbarkeit, welrhe die flüssigen Ionenaustauscher besitzen. Nachteile bei den flüssigen Ionenaustauschern sind die relativ hohen Verluste, welche am Austauscher und alil Verdünnungsmittel auftreten. Dies erglbt sich aus dem Mitführen von Tröpfchen und aus der Auflösbarkeit. Weiterhin müssen Lösungen, welche behandelt werden, vollständig frei sein von suspendierten Festkörpern, welche andererseits die Emulsion von wässrigen und organischen Phasen stabiliffleren würden und eine teilweise oder vollständige Phasentrennung verhindern wurden.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein neues Ionenaustauschmaterial in fester Form zu zeigen, welches es ermöglicht, daß seine Herstellung bei niedrigeren Kosten als bei den bekannten Ionenaustauschern möglich ist. Desweiteren soll der Ionenaustauschfestkörper eine Dichte, Härte und Festigkeit besitzen, welche ein st arkes Maß an Regelung aufweist, ohne daß ein ungebührlicher Verlust an Ladekapazität und Massentransporteigenschaften eintritt im Vergleich zu bekannten Ionenaustauschfestkörpern. Weiterhin soll der tonenaustauscher' Auswählfähigkeiten besitzen, die mit monomeren oder flüssigen lonenaustauschern vergleichbar sind, ohne daß die Nachteile flUssiger Ionenaustauscher auftreten.
• Der erfindungsgemäße Ionenaustauscher ist dadurch gekennzeichnet, daß ein poröses Substrat mit einer monomeren Ionenaustauschverbindung imprägniert ist und daß die Ionenaustauschverbindung auf dem Substrat mit einem Gehalt von wenigstens 3 Gew.-% der Gesamtanordnung vorliegt. Die monomeren Ionenaustauschverbindungen, welche den Grundbestandteil des erfindungsgemäßen Materials ausmachen, treten gewöhnlich in viskoser flüssiger Form auf. Sie können auch Festkörper mit Wachskonsistenz bei Raumtemperatur sein. Sowohl die viskosen Flüssigkeiten als auch die Wachsfestkörper wurden bei Gebr.'tuch bis jetzt in der Beschaffenheit von Flüssigkeiten verdünnt und sie wurden generell den "flüssigen Ionenaustauschverbindungen" zugewiesen.
• Ein bevorzugtes lonenaustauschmaterial der Erfindung besteht darin, daß das Substrat mit einer Ionenaustauschverbindung imprägniert ist, welche 1 bis 4 funktionelle Gruppen im Molekül enthält.
• In vorteilhafter Weise ist die Ionenaustauschverbindung aus einer Gruppe ausgewählt, welche Alkylamine und Alkylphosphate enthält, wobei diese 1 bis 3 Alkylradikale pro Molekül aufweisen und der Alkylanteil 8 bis 16 Kohlenstoffatome aufweist.
• Es können Anionen- und Kationenfiüssigkeitsionenaustauscher verwendet werden, so daß spezielle Anionen- und Kationenaustauschmaterialien gebildet werden können. Wenn beispielsweise Trin-n-octylamin in harte Aluminiumsilikatpartikel imprägniert wire, läßt sich bei einer schwachen Base ein Anionenaustausch durchführen. Imprlgniert man eine di- (2-Äthylhexal)phosphorsäure in einem Polystyroladsorber mit Makronetzstruktur, dann erhält man einen Kationenaustauscher. Keiner dieser Substrate besitzt Ionenaustauscheigenschaften vor der Imprägnierung mit dem flüssigen Ionenaustauscher.
• Einige der flüssigen Ionenaustauscher, welche verwendet werden können, besitzen ebenfalls oberfllchenaktive Eigenschaften, d. h. sie sind oberflächenaktive Mittel. Aufgrund dieser Eigenschaften sind sie fest an die Substrate gebunden. Daraus ergeben sich stabile imprägnierte Kombinationen, bestehend aus flüssigen Ionenaustauschern und speziellen porösen Körpern. Desweiteren hat sich gezeigt, daß zwischen der Ionenaustauschverbindung und dem Substrat eine Anziehungskraft herrscht. Beispielsweise tritt zwischen einem Substrat und einem sauren Ionenaustauscher oder umgekehrt bei einem Teil J; Ionenaustauschverbindung welche in das Substrat imprägniert ist, ein Verlust der Ionenaustauschaktivität auf, welche sich in Bindungskräften äußert. Eine zusätzlich imprägnierte Ionenaustauschverbindung haftet fest an der Oberfläche des Substrates, ohne daß sie ihre Ionenaustauschfähigkeit verliert. Es hat sich gezeigt, daß ein tertiäres langkettiges Alkylamin, welches in Aluminiumsilikatpartikeln imprägniert bzw. absorbiert ist, keine Ionenaustauschfähigkeit aufweist, wenn ein Gehalt von 0,5 bis 1 Gew.-% bezüglich der Kombination vorliegt. Es zeigt sich jedoch etne starke Anziehungskraft zwischen dem Substrat und der Austauscherverbindung, woraus der Verlust der Austauschereigens'chaft geschlossen werden kann. Es ist deshalb notwendig, eine Mindestmenge der flüssigen Ionenaustauschverbindung in das Substrat zu imprägnieren, so daß die Austauscheigenschaften wieder vorhanden sind. Dieser Mindestbetrag beträgt etwa 3 Gew.%.
• Bei einem bevorzugten erfindungsgemäßen Material ist das Substrat mit einer flüssigen Ionenaustauschverbindung imprägniert, wobei letztere in einer Menge zwischen 10 bis 20 Gew. -%, bezogen auf die kombinierte Anordnung, vorliegt.
• Das erfindungsgemäße Ionenaustauschmaterial kann in Form eines großen Körpers hergestellt werden, der anschließend zerkleinert wird. Das Ionenaustauschmaterial kann jedoch auch als größe Masse oder verhältnismäßig größer Körper zur Anwendung kommen. Bei allen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird die monomere Ionenaustauschverbindung in ein Substrat imprägniert, welches aus Partikeln besteht. Die Größe der Partikel tot nicht kritisch und kann so ausgewählt werden, daß eine große Oberfläche bei gegebener Masse für das Material vorhanden ist. Kleinere Teilchengrößen können aus betriebstechnischen Gründen gewählt werden. Beispielsweise kann der Druckabfall innerhalb eines Gefüges, welches aus feinen Teilchen besteht, bei der Verfahrensführung von Bedeutung sein.
• Es können verschiedene poröse Materialien verwendet werden, welche aus Partikeln sich zusammensetzen Dieses Material eigllet sich als Substrat, wobei diesem, gewünschte Eigenschaften verlieben werden, insbesondere hinsichtlich der Dichte, der mechanischen Festigkeit und der Härte. Ein Substrat, welches hart und etll dauerhaftes Ionenaustauschmatertal liefert, und welches eich ohne weiteres in Wasser Lagern läßt, kann aus Silikaten und Ton hergestellt sein. Hierzu eignei sich z. B. gebrannter Ton oder Aluminiumsilikat, welche unter dem Handelnahmen "Tolsa"-Ton erhältlich sind. Ein Material, dessen Dichte geringer ist als die des Wassers, enthält als Substrat Holzkohle oder eine polymere Verbindung, welche beispielsweise unter dem Handelsnahmen "Amberlite XAD-2" erhältlich ist. Dies ist ein Polystyroladsorbens mit Makronetzstruktur, welches aus einzelnen Teilchen aufgebaut ist. Polyäthylengerüstkörper oder Chips können ebenfalls verwendet werden, wenn sie eine nicdere Dichte aufweisen. Es kann hierzu ein flüssiger Ionenaustauscher verwendet werden, der ein Gel zusammen nlit dem Polyäthylensubstrat bildet.
• Es ist von Vorteil, wenn die Oberfläche des Substrates durch die imprägnierte Ionenaustauschflüssigkeit besser benetzt wird, als durch die Flüssigkeit, aus der die auszutauschenden Ionen extrahiert werden sollen. Wird beispielsweise eine wässrige Lösung behandelt, soll die Oberfläche der Poren des Substrates Ölaufnehmend bzw. oleophil sein oder hydrophob sein. Wenn beispielsweise ein im Handel erhältliches tertiäres langkettiges Alkylamin welches unter dem Handelsnamen "Alamine 336" vertrieben wird, in ein Substrat aus gebrunten Tonpartikeln einimprägniert wird und dieses Erzeugnis 10mal mit Schwefelsäure als Verdtinzwgsmitte,l im gleichen Volumen gewaschen wird, so erhält man 50% des Alamine 336. Wenn die gebrannten Tonpartikel mit Silikonöl vorbehandelt worden sind, so ist die Oberfläche des Poren hydrophob gemacht. Nach dem Waschen mit Schwefelsäure als Verdünnungsmittel wird nur noch ln des Alamine 336 erhalten. In gleicher Weise ist es von Vorteil, wenn die Oberfläche des Substrates oder des Grundmaterials oleophil bzw. ölig bzw. ölannehmend ist oder gemacht wird. t. B. wenn "Tolen"-Ton und "Amberlite XA1)-2" mit 20 Gew. % "Alamine 336" imprägniert wird, dann hat dieses Material eine um einen geringen Betrag verminderte Ionenaustauschfähigkeit Wenn das Basismaterial jedoch nur mit 0, 5 "Alamine 336" imprägniert wird, dann zeigt der "Tolsa"-Ton praktisch überhaupt keine Veränderung der Ionenaustauschfähigkeit. Imprägniertes "Amberlite XAD-2" zeigt imnier genau 1/4 der Fähigkeit bei einer 20%-Imprägnierung. Das Beispiel zeigt, daß bei einer Imprägnierung des "Tolsa"-Tons mit 0, 5 % "Alamitu 336" die Ionenustauschgruppen inaktiviert sind, und daß gleichzeitig die Oberfläche des Toners ölig bzw. Ölannehment bzw. oleophil ist, so daß weitere Mengen der Ionenaustauschflüssigkeit gebunden werden können.
• Von Vorteil ist es, ein Substrat mit poröser Struktur zu wählen, so daß dem Ionenaustauschmaterial ein Optimum an Ionenaustauscheigenschaften verliehen wird. Für die Extraktion von Uranylsulfat aus schwachen Schwefelslurelösungen verwendet man ein poröses Substrat, welches eine große Porenoberfläche aufweist. Bei Verwendung von "Tolsa"-Ton, der mit 20% "Alamine 336" imprägniert ist und der eine Porengröße besitzt, die geringer ist als ein Mikron, zeigt es sich, daß der Auscheidunsgbetrag von Uran bzw. der Massentransport etwa 3 x 10-6m pro Sekunde be trägt.
• Wird gebrannter Ton, der eine Porengröße im Mikronbereich besitzt, mit 20% "Alamine 336" impägniert, zeigt sich ein Massentransport von 72 x 10-6m pro Sekunde; Bei ähnlichen Bedinungen zeigt ein herkömmliches Anionenaustauschharz einen Massentransport von 12 x 10-6m pro Sekunde.
• Die Erfindung zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines lonenaustauschmaterials, das darin besteht, daß ein poröses Substrat mit einer monomeren Ionenaustauschverbindung imprägniert wird, bis die Ionenaustauschverbindung etwa 3 Gew.-% der Kombination (Substrat und Ionenaustauschverbkuiung) ausmacht.
• Die Imprögnierung im monomeren Ionenaustauschverbindungen in das Substrat hinein ist nicht schwierig. Die Imprägnierung soll gleichmäßig vorgenommen werden, da die meisten Ionenaustauschflüssigkeiten relativ viskos sind. Eine gleichmäßige Imprägnierung läßt sich durch Verwendung von organischen Lösungsmitteln, in denen die flüssigen Ionenaustauscher gelöst sind, erzielen. Derartige Lösungsmittel sind beispielsweise Hexane.
• Das Lösungsmittel wird dann unter Vakuum oder unter Erwärniung oder durch Anwendung von Vakuum und Erwärmung aus dem Material ausgetrieben.
• Vorteilhaft ist es, die Imprägnierung in Stufen vorzunehmen. Beim Imprägnieren von "Tolse"-Ton mit 20 Gew.-% "Alamine 336" in einer einzigen Verfahrensstufe ergibt sich nach Verdampfen des Lösungsmittels eine relative Sättigung der Imprägnierung von 3,0. Führt man die Imprägnierung so durch, daß der Alamine-Gehalt des Tons zunächst 10% beträgt und nach einer zweiten Imprägnierstufe 20% beträgt, wobei eine Alamine-Hexanmischung verwendet wird, steigt der Sättigungsgrad auf 3,4. Wird der Alamine-Gehalt des Tones stufenweise von 5 auf 10, auf 15 und auf 20% erhöht, ergibt sich eine Steigerung des Sättigungsgrades von 3, S.
• Die erfindungsgemäßen Ionenaustauschmat erialien können wie bekannte Ionenaustauscher bei den herkömmlichen Ionenaustauschverfahren angewendet werden. Die erfindungsgemäßen Ionenaustauscher bringen Vorteile mit ich. Beispielsweise sind sie anwandbar bei kontinuierlichen Ionenaustauschverfahren, bei denen aus Partikeln bestehende Ionenaustauscher verwendet wurden. Sie halten ständig einen Kontakt von Flüssigkeit zum.
• Festkörper in einem verflüssigten Gefüge aufrecht. Bei Verwendung eines dichten Materials wird eine relativ hohe Flußrate durch das verflüssigte Gefüge erreicht, da ein großer Unterschied hinsichtlich der Dichte zwischen der flüssigkeit und dem Festkörper besteht. Es kann damit eine wesentliche Reduzierung der Größe des verwendeten Ionenaustauschers erzielt werden. Dte bekannten Ionenaustauschharze besitzen ein speziflscher Gewicht im Bereich von 0,95 bis 1, 15, welches zu nahe am spezifischen Gewicht der meisten Flüssigkeiten, welche mit hohen Flußraten behandelt werden sollen, liegt. Die Kombination Harz/Träger bei den bekannten Ausführungsformen widerstehen auch den physikalischen Kräften nicht, die auf sie einwirken.
• Hinsichtlich der hoben Auswählfähigkeit weist der erfindungsgemäße lonenaustauscher ebenfalls Vorteile auf. Beispielsweise ist ein flüssiger Ianenaustauscher unter dem Handelsnamen "LIX 64" bekannt, der für die Ausscheidung von Kupfer aus sauren Sulfatlösungen geeignet ist. "LIX 64" kann gemäß der Erfindung in ein geeignetes Substrat imprägniert werden, so daß ein Ionenaustauschmaterial entsteht, welches zur Ausscheidung von Kupfer geeignet ist. Ein Ionenaustauscher kann jedoch, wie es bei spielsweise bekannt ist, mit wirtschaftlichen Mttteln auf der Basis eines organischen Ionenaustauschharzes gebaut werden, da die Schwierigkeiten des Einbringens der funktionellen Gruppen in die polymere Basis sehr hoch sind.
• In gleicher Weise sind Verfahren zur Ausscheidung von Lösungen, welche auf der Basis flüssiger Ionenaustauscher werden, sehr unrentafel und unwirtschaftlich, da ein. stabile Emulsion gebildet werden muß.
• Diese Schwierigkeit kann durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Ionenaustauschmaterials beseitigt werden. Beispielsweise wird bei der Rckgewinnung von Gold as Cyanidlösungen die Ausscheidung mit "Alamine 336" durchgeführt. "Alamina 336" ist dabei in einem geeigneten Verdünnungsmittel gelöst, damit seine Viskosität und die Dichte der organischen Phase erniedrigt wird. Bei der Mehrzahl der Verdünnungsmittel ist jedoch eine stabile Emulsion wihrend des Ausacheidens nur sehr schwer aufrechtzuerhalten. Bei der Verwendung von "Alamine 336" in Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Ausscheider wird diese Schwiertgkelt überwunden.
• Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.
• Beispiel 1 Herstellung eines Anionenaustauschmaterials 100 g Aluminiumsilikatpartikel zwischen 16 und 30 Maschen werden in 100 g einer Mischung aus 20 g "Alamina 336" und 80 g Hexan getaucht, Das Hexan wurde dann unter Vakuum verdampft, so daß 120 g schwere, trockene Aluminiumsilikatpartikel, welche mit Ammen imprägniert waren, zurückbleiben, Dieses imprägnierte Material wurde dann mit 1 Liter von 0,1 molarer HC1 gemischt und die Konzentration der Chioridionen in der Lösung nach 1 Stunde ist auf 0, 051 Mol gefallen. Die Lösung wurde dann durch Filtern beseitigt und das imprägnierte Material wurde mit destilliertem Wasser letcht gespült Anschließend mußte das Material mit 1 titer einer 0, 1 molaren HNO3 gemischt. Nach 1 Stunde betrug der Chloridgehalt der Lösung 0,038 Mol. Es ergab sich ein imprägniertes Material mit einer Aufnahmefähigkeit von 0,4 äquiv.
• kg Beispiel II Herstellung eines Kationenaustauschmaterials.
• 100 g Polystyroladsorbens "Amberlite XAD-2" wurden in eine Mischung aus 20 g Di-(2-äthylhexyl) Phosphorsäure und 80 g Hexan getaucht.
• Das Hezan wurde unter Vakuum verdampft.
• Das getrocknete Adsorbens wurde dann 20 mml einer 0,1 molaren NaOH-Lösung gemischt. Der pH Wert der Lösung wurde gesenkt und NaOH wurde kontinuierlich als 0,1 molare Lösung hinzugefügt, bis der pH-Wert über 8 verblieb. 59 mml dieser Lösung wurden gewünscht. Das getrocknete imprägnierte Material zeigte eine Aufnahmefähigkeit von nahe 0,5 äquiv.
• kg.
• Beispiel III Verhinderung des Verlustes an imprägniertem, flüssigen Ionenaustauscher durch Herstellung einer oleophilen.
• Obe rflrche .
• "Alamine 336" wurde in gebrannte Tonpartikel imprägniert wie in Beispiel I, außer daß die Imprägnierlösung 95 Teile Hexan und 5 Teile "Alamine 336" enthielt. l.OO Teile dieser Mischung wurden viermal aus dem gebrannten Ton verdampft. Die Dichte des erhaltenen imprägnierten Materials betrug 2, 67.
• 100 Teile des imprägnierten Materials wurden dann mit 1000 Teilen einer 2, 5%igen Schwefelsäure zehnmal gemischt und der "Alamine 336"-Gehalt eines jeden Anteiles wurde bestimmt. In ähnlicher Weise wurden Versuche durchgeführt mit gebrannten Tonpartikelchen welche vorbehandelt waren und 0, li, Silikon-Öl oder 1, O Gew.-% Wachs trugen. Die drei Ionenaustzluschmaterialien wurden verglichen und es zeiten sich folgende Ergebnisse: Mit Substrat-Partikel "Alamine" in (i) unbehandelt 354 (ii) mit 0,1% Silicol-Öl 9 überzogen (iii) mit 1,0% Wachs 30 überzogen Beispiel W Herstellen einer oleophilen Substratoberfläche durch Adsorption der Imprägnierflüssigkeit.
• Anstelle eines überzuges aus Silicon-Öl oder Wachs wurde "Alamine 336" in den Aluminiumsilikat-Ton mit leicht sauren Eigenschaften ein imprägniert und Versuche wie in Beispiel III durchgeführt. Der Verlust an Amin betrug 13 ppm.
• Beispiel V Stufenweise Imprägnierung.
• Ein Ionenaustauschmaterial, bestehend aus Partikeln, welches 20 Gew. -"Alamine 336" in Aluminiumsilikatpartikeln enfhXlt, wurde nach drei verschiedenen Verfahren hergestellt: (1) Wie in Beispiel I; (il) 100 Teile des Tons wurden in 100 Teile einer Mischung aus 90 Teilen Hexan und 10 Teilen "Alamine 336" getaucht. Das Hexan wurde unter Vakuum verdampft. Danach wurden weitere 100 Teile einer Hexan-"Alamine 336"-Mischung dem getrockneten Imprägnierkörper zugefügt und dann wurde wiederum verdampft; (iii) wie in Beispiel III.
• Es wurde die Ausscheidung von @ran aus einer verdünnten Schwefelsäurelösung untersucht.
• Austauscher-Herstellung Transport g U/kg Eine Verdampfung von 20% "Alamine" 3, 0 Zwei Verdampfungen von 10% "Alamine" 3,4 Vier Verdampfungen von 5% "Alamine" 3,8 Beispiel VI Verlust der Austauschfähigkeit durch Adsorption.
• Zwei Massen aus Aluminiusilikat-Tonpartikelchen und "Amberlite XAD-2-Partikelchen wurden mit 20% und 0, 5% "Alamine 336" imprägniert wie in Beispiel III. Es wurde dann die Austauschfähigkeit bestimmt wie in Belspiel 1.
• Konzentration des Austauschers Austauschfähigkeit äquiv kg 20% in "Amberlite XAD-2" 0,43 20% in Ton 0, 41 0,5% in "Amberlite XAD-2" 0,021 0,5% in Ton 0 Beispiel VII Verbesserte Transporteigenschaften durch die Wahl des Substrates.
• Aluminiumsilikat-Ton und gebrannte Tonpartikel in der Größe von 16 bis 30 Maschen wurden mit "Alamine 336" imprägniert. Das ttnprägnierverfahren wurde nach dem Beispiel III durchgeführt. Nach der Behandlung mit verdünnter Schwefelsäure wurde eine uranhaltige Lösung über die Partikel geleitet. Gleiche Versuche wurden mit "Amberlite 405", welches ein im Handel erhältliches Austauschharz auf Polystyrolbasis ist, in einer Teilchengröße von 30 bis 50 Maschen durchgeführt. Es wurde der Massentransportkoeffizient bestimmt. Das Aluminiumsilikat hatte Poren in einem Bereich, der unter dem Mikronbereich lag. Es besaß eine große innere Oberfläche (in der Größenordnung von 10 m2 pro g), und der gebrannte Ton hatte Poren im Mikronbereich und eine Innere Oberfläche unter 1 m2 pro g.
• Austauscher Massentransportkoeffizient 20% "Alamine 336" auf Aluminium- 3 x 10-6 m/sec dlit-Ton 20% "Alamine 336" auf gebranntem Ton 72 x 10-6m/sec "Amberlite 405" 12 x 10-6 m/sec Beispiel VIII Verbesserte Ausbeuten.
• Eine uranhaltige Schwefellösung wurde durch eine Säule geleitet, welche 5 cm Durchmesser besaß. Diese Säule enthielt Plättchen, die ein verflüssigtes Gefüge enthielten: (i) 20% "Alamine 336" in gebranntem Ton und (ii) "Amberlite 405".
• Bei einer ähnlich durchgeführten Uranausscheidung werden die folgenden Betriebsparameter gefunden: Austauscher Dichte Vol. d. Austauschers, 1 Lösungsflußrate 1 sec 20% "Alamine 2,67 0,55 0,047 336"-gebrannter Ton "Amberlite 405" 1,11 0, 38 0, 0036 Beispiel IX Es wurde ein Austauscher hergestellt nach Beispiel III, wobei jedoch LIX 64 verwendet wurde. Anstelle von "ASamine 336" wurde eine Ionenaustauschverbindung, welche Kupfer ausscheidet, gewählt. Es wurde hierfür ein Alkyl alpha-Hydroxyoxim verwendet. Es wurde gefunden, daß bis zu 90 g Kupfer pro kg und 2 g Eisen pro kg aus der Lösung, welche äquimolare Mengen an Kupfer und Eisen enthielt, ausgeschieden wurden.
• Beispiel X Es wurde ein Austauscher nach Beispiel III hergestellt und gefunden, daß bis zu 200 g Gold pro kg aus einer verdünnten Cyanid-Lösung ausgeschieden wurden.

Claims (17)

Patentansprüche

1. Ionenaustauschmateri# 1 d.tdurch gekennzeichnet, daß ein poröses Substrat mit einer monomeren Ionenaustaustauschverbindung imprägniert ist und daß die Ionenaustauschverbindung mit einem Gehalt von wenigstens 3 Gew.-% bezogen auf die Kombination (poröses Substrat monomere Ionenaustauschverbindung) vorliegt.

2. Ionenaustauschmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Substrat mit einer flüssigen Ionenaustauschverbindung imprägniert ist, welche 1 bis 4 funktionelle Ionenau'stauschgruppen im Molekül enthält.

3. Ionenaustauschnaterlal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; daß die Icnenaustauschverbindung Alkylamine und Alkylphosphate enthält, welche 1 bis 3 Alkylradikale enthalten, die ihrerseits in jedem Alkylteil 8 bis 16 Kohlenstoffatome aufweisen.

4. lonenaustauschmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, daß die Ionenaustauschverbindung mit 10 bis 20 Gew.-%im porösen Substrat vorliegt.

5. Ionenaustauschmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat In Teilchenform vorliegt und aus der Gruppe polymerer Materialien, Silikate, Ton und Holzkohle ausgewählt ist.

6. Ionenaustauschnaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Porenoberfläche des Substrates ölig bzw. ölaufnehmend ist und daß die Ionenaustauschverbindung auf der ölaufnehmenden Oberfläche aufgebracht ist.

7.Ionenaustauschmaterial nach Anspruch 6, daduren gekonnzeichnelm daß das Substrat mit Silikon-Öl überzogen ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Ionenaustauschmaterials nach einem der Anspruche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Substrat solange mit einer monomeren Ionenaustauscverbindung imprägniert wird, bis die Ionenaustauschverbindung mit einem Gehalt von wenigstens 3 Gew. -der Kombination (pöroses Substratm monomere Austauschverbindung) vorliegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnatm daß das popöse Substrat mit einer flüssigen Ionenaustauschverbindung Imprägniert wird, welche 1 bis 4 funktionell. Ionenaustauchgruppen im Molekül enthält.

10. Vorfahren nach Anspruch 8 oder,9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauschverbindung zus einer Gruppe ausgewahlt ist, welche Alkylamine und Alkylphosphate enthält, welche ihrerseits 1 bis 3 Alkylradikale aufweisen und daß In jedem Alkylteil 8 bis 16 Kohlanstoffatome vorge-Sehen werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß du trat mit der Ionenaustauchverbindung solange imprägniert wird, bis die Ionenaustauchverbindung mit einem Gehalt von 10 bis 20 Gew. - % bezüglich der Kombination (Substrat, lonenaustauschverbindung) vorliegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauschverbindung in einem Lösungsmittel gelöst wird, daß das Substrat mit dieser Lösung imprägniert wird und daß das imprägnierte Substrat erhitzt wird, wobei das Lösungsmittel verdampft.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurt'h gekennzeichnet, daß die Imprägnierung des Substrates in Stufen durchgeführt wird, derart, daß Substrat wiederholt mit Ionenaustauschverbindung behandelt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Porenobarfläche des Substrates ölig bzw. ölaufnehmend ausgestaltet wird und daß anschließend die Imprägnierung mit der Ionenaustauschverbindung durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichpet, daß das Substrat zunächst mit Silikon-Öl imprägniert wird.

16. Verfahren zur Beseitigung von Ionen zus Lösungen unter Verwendung von Ionenanstzuschmaterialien nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung mit dem Ionenaustauschmaterial in Berührung gebracht wird, daß die Lösung getrennt wird und daß die Ionen am Ionenaustauschmaterial adsorbiert werden.

17. Verfahren nach Ansprach 16m dadurch gekennzeichpetm daß das Ionenaustauschmaterial auf ein trat aufgebracht wird, dessen Dichte wesentlich von der der Lösung abweicht.