DE2522248C2 - Verfahren zur entfernung von metallionen aus loesungen - Google Patents
Verfahren zur entfernung von metallionen aus loesungenInfo
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Description
Es wurden bereits komplexbildende Mittel für eine Verwendung in Kombination mit Adsorbentien zur Rückgewinnung
von Metallionen aus Lösung vorgeschlagen. Die GB-PS 13 55 535 beschreibt für diesen Zweck die
Verwendung eines Adsorbens, das Torf, Braunkohle oder eine »Kohle« enthält, die durch Erhitzen von Braunkohle
erhalten wurde, in Kombination mit Ammoniak oder einem organischen Derivat davon, das fähig ist,
einen Komplex mit dem gelösten Metall zu bilden. Die GB-PS13 36 241 beschreibt die Verwendung eines chelatisierenden
Mittels zur Rückgewinnung von gelösten Metallen, das auf einem Träger, der vorzugsweise Aktivkohle
ist, eine -OH-Gruppe und eine oder mehrere Gruppen, ausgewählt aus -N= und -NH2-Gruppen, adsorbiert
enthält Die GB-PS 8 31 745 beschreibt ferner die Verwendung eines wasserunlöslichen chelatisierenden
Mittels, das auf einem Adsorbens adsorbiert ist, welches ein Harz oder eine adsorbierende Kohle ist. Diese
bekannten Adsorbentien weisen den Nachteil einer relativ schwachen Verbindung zwischen dem komplexbildenden
Mittel und dem Träger auf und ermöglichen den Verlust an komplexbildendem Mittel, wobei dieser Verlust
in dem Fall, wo das komplexbildende Mittel wasserlöslich ist, beträchtlich sein kann.
Ferner ist aus der GB-PS 13 36 241 ein Verfahren zur Entfernung von Metallionen aus Lösungen bekannt.
Dabei wird die Lösung mit einem komplexbildenden Mittel aus einem anorganischen Substrat mit einem daran
gebundenen organischen Molekül in Kontakt gebracht, wobei das organische Molekül freie Koordinationsstellen
aufweist.
Schließlich ist aus der DE-OS 23 12 233 ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallen aus einer Lösung bekannt. Dabei wird die Lösung durch eine Säule mit Absorptionsmittel geschickt. Die Entfernung von Schwermetallen nach diesem Verfahren ist bezüglich einiger Metalle wirksam, während beispielsweise im Falle von Kupfer erhebliche Restkupfer-Konzentrationen in der Lösung verbleiben.
Schließlich ist aus der DE-OS 23 12 233 ein Verfahren zur Entfernung von Schwermetallen aus einer Lösung bekannt. Dabei wird die Lösung durch eine Säule mit Absorptionsmittel geschickt. Die Entfernung von Schwermetallen nach diesem Verfahren ist bezüglich einiger Metalle wirksam, während beispielsweise im Falle von Kupfer erhebliche Restkupfer-Konzentrationen in der Lösung verbleiben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das für viele Metallionen brauchbar ist. Die Metallionen
werden in einem flüssigen Medium langsam und allmählich abgegeben. Wenn die Metallionen toxisch
sind, kann das beladene Adsorbens als Pesticid oder Herbicid Anwendung finden.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Entfernen von Metallionen aus einer Lösung, bei dem die
Lösung mit einem komplexbildenden Mittel aus einem Träger mit einem chemisch daran gebundenen organischen
Molekül, das freie Koordinationsgruppen enthält, in Kontakt gebracht wird, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß das freie Koordinationsgruppen enthaltende organische Molekül ein Onium-Kation der Formel
IRnXHJ+
ist (R = organischer Rest, X = N, P, As oder Sb und π + m = 4 oder X = O, S, Se oder Sn und η + m = 3), das
durch Ionenaustausch mit einem Ca- oder Na-Montmorillonit einer Kationenaustauschkapazität von mindestens
0,5 Milliäquivalenten/g an den Montmorillonit gebunden ist.
Der Träger für das freie Koordinationsgruppen enthaltende organische Molekül ist Montmorillonit
(V2 Ca, Na)o,66Al3i34Mg0,66Si8020(OH)4.
Der Hauptanteil der austauschbaren Kationen des Trägers sind vorzugsweise Natriumkationen. Die Kationenaustausch-Kapazität
des Trägers beträgt zumindest 0,5 Milliäquivalente/g und, insbesondere, zumindest
0,65 Milliäquivalente/g.
Oniumverbindungen werden für eine Befestigung durch Ionenaustausch an das anionische Gerüst des Montmorillonits
herangezogen. Der Ausdruck »Oniumverbindung«, wie er hier verwendet wird, bedeutet Stickstoffverbindungen
oder isologe Verbindungen davon auf Basis von Phosphor-, Arsen- oder Antimongruppen mit der
allgemeinen Formel
[RnXHJ+B-
in welcher X eines der vorstehend erwähnten Elemente bedeutet, R ein organischer Rest ist und die Indices η
und m Zahlen sind, wobei die Summe von η und m gleich 4 ist, wenn das Element Stickstoff, Phosphor, Arsen
und Antimon ist, und gleich 3 ist, wenn das Element Sauerstoff, Schwefel, Selen oder Zinn ist. B" ist ein Anion,
beispielsweise ein Chloridion. Besonders geeignete Oniumverbindungen sind solche auf Stickstoffbasis. Bevorzugterweise
wird die Oniumverbindung von einem Diamin abgeleitet, in welchem die Amingruppen verschiedene
Reaktivitäten mit Säure besitzen und die mit einer starken Säure derart umgesetzt wurden, daß lediglich
eine der Amingruppen protoniert wird. Die erhaltene Verbindung nach nach Ionenaustausch auf dem Träger
eine freie, Stickstoff-enthaltende koordinierende Gruppe zurücklassen.
Geeigneterweise ist die Menge an der Oniumverbindung das 0,9- bis l,3fache und vorzugsweise das 1,0- bis
1,3fache der Kationesaustausch-Kapazität des Trägers, uro eine wesentliche Sättigung des Trägers sicherzustellen.
Die Adduktbildung wird vorzugsweise in Anwesenheit von ausreichend Wasser bewirkt, um den Übergang s
der Oniumkationen zu ermöglichen. Es ist wünschenswert, daß ein so hoher Anteil an der Oniumverbindung
wie möglich an das Substrat durch Ionenaustausch gebunden wird, und es folgt dann daraus, daß die zur Durchführung
der Adduktbildung angewandten Bedingungen unter Berücksichtigung dieses Faktors geregelt werden
sollten. Der Träger wird vorzugsweise in der Form einer Dispersion in Wasser bei einer Konzentration von beispielsweise
im Bereich von 1 bis 12 Gew.-% behandelt Es ist ein wichtiger Faktor für die Durchführung einer
wirksamen Adduktbildung, daß der Träger in einem hochdispersen Zustand vorliegt und daß gerührt wird.
Außerdem kann ein Dispersionsmittel, wie beispielsweise Tetranatriumpyrophosphat in der Suspension enthalten
sein. Die Menge an Dispergiermittel liegt geeigneterweise im Bereich von 0,1 bis S Gew.-% und vorzugsweise
im Bereich von 1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf den Träger. Die Oniumverbindung kann zu der Suspension des
Trägers hinzugefügt werden, oder sie kann selbst in Wasser dispergiert werden, beispielsweise bei einer Konzen- ι s
tration im Bereich von 1 bis 6 Gew.-%, und die zwei Dispersionen anschließend durch langsame Zugabe der
Dispersion der Oniumverbindung zu der Dispersion des Trägers gemischt werden. Bevorzugterweise werden die
Dispersion des Trägers und die gemischten Dispersionen die ganze Zeit hindurch und für eine ausreichende Zeit
nach Beendigung des Mischvorganges unter Rühren gehalten, um die Vervollständigung der Adduktbildung zu
ermöglichen, beispielsweise für bis zu 30 Minuten nach Beendigung des Mischens. Bevorzugterweise wird die
Temperatur über die ganze Zeit hinweg auf einen Wert von 100C bis 900C in Abhängigkeit von der thermischen
Stabilität der organischen Oniumverbindung gehalten.
Das Addukt kann abfiltriert und frei von anorganischen Kationen aus dem Träger und Anionen aus der
Oniumverbindung gewaschen werden. Das Addukt wird dann vorzugsweise bis zu einem Wassergehalt im
Bereich von 1% bis 3% getrocknet. In Abhängigkeit von der eingesetzten Oniumverbindung kann es erforderlich 2s
sein, die Temperatur des Trocknungsvorgangs sorgfaltig zu regeln, um einen Zerfall des Addukte zu vermeiden.
Beispiele von geeigneten Oniumverbindungen, welche Ketten von 10 oder mehr als 18 C-Atomen besitzen,
sind solche, die sich von unsymmetrischen Diaminen auf Basis von Kokosnuß, Talg oder Sojabohnenöl ableiten
und unter dem Handelsnamen Duomeen verfügbar sind. Wahlweise können relativ kurzkettige Oniumverbindungen
verwendet werden. Eine geeignete kurzkettige Verbindung, die in eine Oniumverbindung umgewandelt
werden kann, ist Diethylentriamin. Die primären und sekundären Aminogruppen von Diethylentriamin protonieren
differenziert und machen es möglich, Stickstoff enthaltende Gruppen, die zur Komplexbildung mit
Metallen in dem Endaddukt fähig sind, beizubehalten.
Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß wasserlösliche komplexbildende Mittel, wie beispielsweise
Diethylentriamin durch Inkorporieren mit dem anorganischen Träger unlöslich gemacht und so Verluste
an komplexbildendem Mittel vermieden werden können, die dem Verfahren nach dem Stand der Technik
eigen waren, welche sich lediglich auf die Verwendung eines Adsorbens als Träger verließen. Die zurückzugewinnenden
Metalle sind durch das komplexbildende Mittel an das Substrat sehr fest gebunden und sind demzufolge
leicht und quantitativ aus der Lösung entfernbar.
Es ist möglich, die Komplexstabilität von koordinierenden Ionen oder Molekülen in eine Reihe einzustufen.
Das an den Träger gebundene organische Molekül enthält als koordinierende Gruppe oder Kombination von
Gruppen bevorzugt die Gruppen
-NH2 =NH —COOH —OH oder HNC-SH
oder Kombinationen dieser Gruppen miteinander oder mit anderen koordinierenden Gruppen. Wenn derartige
Gruppen miteinander unter Bildung eines Ringes mit dem Metall, beispielsweise eines fünf- oder sechsgliedrigen
Ringes, aufeinander einwirken, wird ein Chelat-Komplex von beträchtlicher Stabilität gebildet.
Von gewissen Metallen ist es bekannt, daß sie mit gewissen Typen von Liganden stabilere Komplexe bilden als so
mit anderen. Es ist daher wünschenswert, diesen Faktor zu berücksichtigen, wenn man einen Liganden auswählt.
Manche Metalle bilden stabilere Komplexe mit S-Donator-Liganden oder O-Donator-Liganden als mit
den N-Donator-Liganden, die oben beschrieben worden sind. Ein geeigneter S-Donator-Ligand kann durch
Umsetzen einer primären Aminogruppe mit Kohlenstoffdisulfid in Anwesenheit von Ethanol unter Bildung
einer Dithiocarbamidsäuregruppe erhalten werden. Auf diese Weise kann eine Oniumverbindung, wie oben
beschrieben, die eine freie primäre Aminogruppe als koordinierende Gruppe enthält, zur Überführung des früheren
N-Donator-Liganden in einen S-Donator-Liganden behandelt werden. Beispiele von O-Donator-Liganden
sind Nitrilotriessigsäure und 5-Aminosalicylsäure. Beide Verbindungen können, wie oben beschrieben,
unter Bildung von Oniumverbindungen protoniert werden, die für eine Bindung an das Substrat durch Ionenaustausch
geeignet sind.
Eine beträchtliche Anzahl von Industrieverfahren liefert Flüssigkeiten, welche Spurenmengen einer Vielzahl
von Metallen enthalten. Die elektrolytische Raffination von Kupfer im technischen Maßstab ergibt einen
Schlamm am Boden des Behälters, der Gold, Silber und Blei enthält, während die Behälterflüssigkeit einen
Gehalt an Eisen, Zink und Nickel aufweist. Platin, Rhodium, Iridium, Rhenium, Osmium und Ruthenium sind
zwischen der Flüssigkeit und dem Schlamm verteilt. Die Elektrolyse von Alkalisalzen in einer Quecksilberzelle
führt zu Abwasserflüssigkeiten, die Quecksilberionen enthalten, was erhebliche Probleme der Umweltverschmutzung
aufwirft. Viele industrielle organische Syntheseverfahren, die Metalle als Katalysatoren verwenden,
können ebenfalls zu Abwässern mit Metallgehalten führen, deren Rückgewinnung entweder aus Gründen
der Umweltverschmutzung oder der Verfahrensökonomie erwünscht sein kann. Die vorliegende Erfindung
kann zur Rückgewinnung von Metallen aus derartigen Flüssigkeiten angewandt werden. Die in den Flüssigkeiten
anwesenden Anionen sind nicht von entscheidender Bedeutung, können jedoch allgemein Acetat-, Sulfat-,
Nitrat-, Chlorid-, Cyanid-, Formiat- oder Chromatanionen sein.
S Das komplexbildende Mittel der Erfindung kann als Bett angewandt werden, durch welches die zu behandelnde
Flüssigkeit mit dem Metallgehalt geführt werden kann. Wahlweise kann das komplexbildende Mittel,
wenn es in der zu behandelnden Flüssigkeit aufgeschlämmt vorliegt, leicht durch Filtration zurückgewonnen
werden. Um das komplexbildende Mittel durch Erhöhung der Permeabilität zu einer Säule, die damit gefüllt ist,
leichter anwendbar zu machen, kann es auf Trägerteilchen, beispielsweise durch Pelletisierung in Pfannen, aufgebracht
werden. Wahlweise kann das komplexbildende Mittel in eine poröse Polymerisationsgrundmasse
inkorporiert werden, durch welche die zu behandelnde Flüssigkeit perkoliert werden kann. Wenn das komplexbildende Mittel beladen ist, können die Metallionen durch Bebandeln mit Säure, vorzugsweise einer starken
Säure, zurückgewonnen werden, wodurch das zu entfernende Metall als relativ konzentrierter Eluant erhalten
wird. Je nach den anwesenden Koordinationsgruppen kann es erforderlich sein, die Säurekonzentration sorgfaltig
zu steuern, um eine Zerstörung der Koordinationsgruppen zu verhindern. Beispielsweise können Dithiocarbamat-Koordinationsgruppen
zerstört werden, wenn sie einem pH-Wert von weniger als etwa 2,0 ausgesetzt werden.
Die erhaltenen protonierten Koordinationsgruppen können durch Behandlung mit Alkali zur freien Form
regeneriert werden.
Beispiele von Verfahren, in welchen die komplexbildenden Mittel eingesetzt werden können, sind die
Behandlung von Wasser und von Abwässern aus industriellen Verfahren.
Ein Merkmal der meisten komplexbildenden Mittel und deren Anwendung zur Wiedergewinnung geeigneter
Metalle besteht darin, daß Metalle, wie beispielsweise Natrium, Calcium und Magnesium, durch die meisten
Liganden nicht in Komplexe überführt werden. Derartige Metalle werden leicht durch Ionenaustausch zurückgewonnen,
und ihre Anwesenheit kann Ionenaustauschverfahren fur die Rückgewinnung von Übergangselementen
unbefriedigend gestalten.
Die Erfindung wird nun durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
Herstellung eines komplexbildenden Mittels
Versuch a)
8,41 g Duomeen-T-Paste (89%ige Reinheit) wurde mit 20,8 ml In-HCl gemischt und zu der Mischung 181,0 g
Wasser zugesetzt, um eine Konzentration an Ducmeen T von annähernd 4 Gew.-% zu erhalten. Die resultierende
Mischung wurde auf 500C zur Auflösung des Duomeen T erwärmt. Es ist zu erwarten, daß Duomeen T
bevorzugt durch die vorstehende Behandlung am sekundären Stickstoffatom protoniert wird unter Bildung
einer Oniurnverbindung der nachfolgenden Formel:
H
H-N-CH2CH2CH2NH,
R
R
16,0 g (Trockengewicht) Volclay mit einer Kationenaustausch-Kapazität von 0,8 Milliäquivalenten/g Trockengewicht
wurde in 384,0 g Wasser mitteis eines Rührers mit hoher Scherkraft während eines Zeitraums von
30 Minuten dispergiert. Man erhielt eine Dispersion mit einer Konzentration von annähernd 4 Gew.-%. Volclay
ist ein Handelsname für einen Natrium-Montmorillonitton. Diese Dispersion wurde auf 500C erwärmt und die
so Lösung der Oniumverbindung bei 500C langsam unter Rühren dazugegeben. Man ließ die Dispersion 15 Minuten
lang stehen, um sicherzustellen, daß die Reaktion beendet war. Anschließend wurde die Dispersion filtriert,
frei von Chloridion gewaschen und der Filterkuchen in einem Ofen bei einer Temperatur von nicht höher
als 60° C getrocknet und auf eine Maschenweite von 0,152 mm gemahlen. Die Ausbeute betrug annähernd 90%
der theoretischen Ausbeute.
Das Produkt war ein Ton, der die Oniumverbindung chemisch gebunden durch Ionenaustausch am Montmorillonit
enthielt und freie primäre Aminogruppen besitzt.
Versuch b)
Das Produkt nach a) wurde nach dem Trocknen in Ethanol mit einer überschüssigen Menge über die für die
Reaktion geforderte stöchiometrische Menge CS2 umgesetzt.
— -NH2 + CS2 = NHC-SH
Il
s
Das Dithiocarbamatprodukt wurde von CS2 mit Methanol freigewaschen und getrocknet.
500 ml Meerwasser mit einem Gehalt von insgesamt 21 Mikrogramm Cu2+ wurden mit 1,0 g eines komplex- i'
bildenden Mittels, hergestellt wie unter a) und mit einem Gehalt von 1,3 Milliäquivalenten an Oniumverbin- i
dung pro Gramm Ton, behandelt. Das komplexbildende Mittel wurde mit einem Ultraschall-Vibrator disper- 5 ';Φ
gieri und die Dispersion dann 24 Stunden lang bei 25°C stehengelassen. Das komplexbildende Mittel wurde aus
dem Meerwasser durch Filtration entfernt. Der Gehalt an Cu2+ von behandeltem und unbehandeltem Meerwas- -,',,
ser wurde nach der folgenden Methode durch Atomabsorptionsspektrophotometrie bestimmt. ssi
Es wurde gefunden, daß 1,9 Mikrogramm Cu2+ in dem Meerwasser zurückbleiben. |;
Das Experiment wurde unter Verwendung eines komplexbildenden Mittels, hergestellt wie unter b), wieder- io I?
holt. Es wurde gefunden, daß 1,5 Mikrogramm Cu2+ in dem Meerwasser zurückbleiben. >,
Es wurden die folgenden komplexbildenden Mittel nach folgenden Versuchen hergestellt, in welchen die Bin- :
dung zu dem Träger ihrer Natur nach ionisch ist. .;
c) Natrium-Montmorillonit/Duomeen T !5 %
d) Natrium-Montmorillonit/Duomeen T Dithiocarbamat \;
e) Nalrium-Montmorillonit/Diethylentriamin 0 Calcium-Montmorilionit/Diethyfentriamin
g) Natrium-Montmorillonit/5-Aminosalicylsäure
h) Natrium-Montmorillonit/S-Aminosalicylsäure/Dodecylamin 20
Die Kationenaustausch-Kapazität der verwendeten Tonmineralien war:
Natrium-Montmorillonit 0,8 Milliäquivalente/g (trocken)
Calcium-Montmorillonit 0,69 Milliäquivalente/g (trocken) 25 :
Versuch c) }$;
5,18 g Duomeen-T-Paste wurden mit 12,8 ml 1 n-HCl gemischt und die Mischung in einer Mindestmenge von 30 Sf
destilliertem Wasser bei 5O0C zur Herstellung einer Oniumverbindung der folgenden Formel gelöst ;;,'
H-N-CH2CH3CH2NHj
cr
16,0 g (Trockengewicht) Natrium-Montmorillonitton mit einer Kationenkapazität von 0,8 Milliäquivalen- 40
ten/g, verfügbar unter dem Handelsnamen Volclay, wurde in 384,0 g Wasser (4%ige Suspension) mitteis eines
Rührers mit hoher Scherkraft 30 Minuten lang dispergiert. Die Dispersion wurde auf 500C erwärmt und die
Lösung der Oniumverbindung bei 50° C langsam unter konstantem Rühren dazugegeben. Das Rühren wurde
15 Minuten lang fortgesetzt, um eine vollständige Reaktion sicherzustellen. Das durch Ionenaustausch an der
Oniumgruppe gebildete Volclay-Duomeen-T-Adduki mit freien primären Aminogruppen wurde abfiltriert, frei 45
von Chloridion gewaschen und bei 55°C getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das Addukt auf eine Maschenweite von 0,152 mm gemahlen. Die endgültige Ausbeute betrug annähernd 90% der Theorie.
Versuch d) 50 ;.·
Das getrocknete Produkt unter c) wurde in Ethanol mit einer über die stöchiometrisch benötigte Menge hin- ί
aus überschüssigen Menge an Kohlenstoffdisulfid umgesetzt. ί
R RHS 55 rf
I I I Il I
H-N-(CH2)JNH2 + CS2 *■ H-N-(CH2)J-N-C-SH i
Das Dithiocarbamat-Produkt wurde mit Methanol frei von Kohlenstoffdisulfid gewaschen und getrocknet. g|
60 ξ|
/1
Versuch e) f|
1^21 g Diethylentriamin wurde mit 12,8 ml In-HCl gemischt und die Mischung in 400 g einer wäßrigen W?
Suspension mit 4 Gew.-% Volclay eingerührt. Das Rühren wurde 15 Minuten lang fortgesetzt, dann das Addukt 65 f?
abfiltriert und bei 6O0C getrocknet Nach dem Trocknen wurde das Addukt auf eine Maschenweite von ||
0,152 mm gemahlen. "
Versuch 0
Die Herstellung wurde wie unter e) durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 1,14 g Diethylentriamin und
11,0 ml 1 n-HCI zur Behandlung von 400 g einer 4gew.-%igen wäßrigen Suspension von Calcium-Montmorillonit
verwendet wurden.
Versuch g)
2,45 g 5-Aminosalicylsäure wurden in 250 ml destilliertem Wasser bei 95°C aufgelöst und dazu 16 ml 1 n-HCl
zugegeben. Das ganze wurde dann zu 500 g einer 4gew.-%igen Suspensionen von Volclay in Wasser bei 950C
zugesetzt. Nach 15 Minuten langem Rühren wurde das Addukt abfiltriert und mit heißem Wasser gewaschen.
Nach der Filtration wurde das Addukt bei 600C getrocknet.
Versuch h)
1,21 g 5-Aminosalicylsäure und 1,48 g Dodecylamin wurden mit 16,0 ml In-HCl gemischt. Die Mischung
wurde auf etwa 700C zur Auflösung der Amine erwärmt. Das Verfahren war dann das gleiche wie im Versuch g).
Beispiele
Entfernung von Metallen aus Lösung mittels der Produkte nach den Versuchen c) bis h)
Entfernung von Metallen aus Lösung mittels der Produkte nach den Versuchen c) bis h)
Die allgemein angewandte Technik war folgende:
Ein Gewichtsanteil Addukt, der als ausreichend zur Entfernung aller vorhandenen Metallionen berechnet
worden war, wurde mit 100 ml einer Metallsalz-Lösung in einem 150-ml-Becherglas gerührt. Das Rühren,
durchgeführt mit einem Rührer von 4 cm Länge, der mit 100 UpM rotierte, wurde 30 Minuten lang fortgesetzt,
wonach die Suspension durch ein Whatman-No.-3-Papier filtriert wurde. Das Filtrat wurde für Analysenzwecke
gesammelt. Die in den Experimenten verwendeten Salze waren folgende:
Hg, | Na, | Mn | . .-acetat |
Cu, | Fe, | Cr, Mg, Al . | . .-sulfat |
Ni, | Co, | Zn | . .-nitrat |
Cd | . .-chlorid |
In manchen Fällen wurden Vergleichsversuche unter Verwendung eines kommerziellen chelatisierenden Harzes
(verfügbar unter dem Handelsnamen Chelex 100) und eines kommerziellen Kationenaustauschharzes (verfügbar
unter dem Handelsnamen Zeokarb 225SRC14) in der Natrium-Form durchgeführt. In manchen Fällen,
wo Cu2+ oder Hg2+ die zu entfernenden Metallionen waren, wurde der Filterkuchen mit Y ml Säure (siehe
Tabelle), gefolgt von Y ml destilliertem Wasser, zur Rückgewinnung des Metalls aus dem Addukt gewaschen.
Wenn keine Wassertropfen mehr aus dem Filterkuchen austraten, wurde er mit ZmI Ammoniumcarbonat und
Z ml Wasser behandelt. Das Addukt war dann für eine Wiederverwendung bereit.
Gewicht des | Säure | Normalität | Ammoniumcarbonat | Normalität | |
50 | Tonaddukts | Volumen Y | Volumen Z | ||
(g) | (ml) | 0,1η | (mi) | 0,1 η | |
0,25 | 10 | 0,ln | 4 | 0,1η | |
55 | 2,5 | 100 | In | 40 | In |
25,0 | 100 | 40 | |||
Der Metallgehalt des Filtrats könnte dann durch Analyse bestimmt werden.
In vielen Fällen wurde das gesamte oder im wesentlichen das gesamte aus der Lösung entfernte Metall als im
Filtrat befindlich verbucht. Beispielsweise wurde in den Beispielen 4 bis 6 das gesamte Quecksilber und in den
Versuchen 12,17 und 19 mehr als 95% des Kupfers entsprechend verbucht Demzufolge kann sich die vorliegende
Erfindung für eine cyclische Operation mit Wiederverwendung des Adduktes nach der Rückgewinnung
des aus der Lösung entfernten Metalls eignen. Im Falle der Beispiele 13 und 17 gingen lediglich 0,1%
Duomeen T von dem Substrat während des Kontaktes mit der Metallösung verloren, während für Diethylentriamin
kein Verlust auftrat
Die Entfernung von Quecksilber, Kupfer und anderen Metallen aus der Lösung ihrer Salze sind in den nachfolgenden
Tabellen niedergelegt.
Ergebnisse mit Quecksilber (Hg2+)
Beispiel | (Cu2+) | Beispiel | 5 6 7 | 4,0 | 20 21 22 | 8 | 16 | g) h) | 11,5 30,3 0,2 | Cu | konzen- zentration | 9 10 | Il | |
2 3 4 | 12 13 | 0,1 | 2,5 2,5 2,5 | - - 10 | tration | Chelex Zeokarb | ||||||||
Addukt aus Versuch | Addukt aus Versuch | e) e) e) | 0 | e) | Cu (zu Beginn) ppm 108 115 115 38,S | - <0, | 106 45 | |||||||
O d) e) | c) c) | 2,5 2,5 2,5 | Ergebnisse mit Kupfer (Cu2+) (Fortsetzung) | 0,5 | 0,25 | Cu (am Ende) ppm 0,4 | 96 9,0 | 2,5 2,5 | 2,5 | |||||
Adduktgewicht (g) | 2,5 2,5 0,25 | 2,5 2,5 | 118 97 91 | Beispiel | 96 | 3,7 | Ni (zu Beginn) ppm - | 116 7,7 | 97 118 | 97 | ||||
Hg (zu Beginn) (ppm) | 91 91 8,4 | 38,9 101 | 0,008 0,004 0,054 | 19 | 0,254 | 0,1 | Ni (am Ende) ppm | 114 Ng | 0,034 10,1 | 34,2 | ||||
Hg (am Ende) (ppm) | 0,008 0,26 0,005 | 0,4 0,95 | 101 1185 | - | 0,66 | Andere Metalle ais Hg und | 3,9 <0,l | 1185 - | 101 | |||||
Na (zu Beginn) (ppm) | 9,2 | - . | 105 995 | — | Ng | 4,4 Ng | 52,5 | |||||||
Na (am Ende) (ppm) | 11,5 | - | 3,8 | Beispiel Addukt Metalle Anfangs- Endkon- | 4.6 3,1 | |||||||||
Ergebnisse mit Kupfer | 41,9 | 0,1 | Nr. (2,5 g) aus | |||||||||||
21,5 | 14 15 | Versuch | 17 | 18 | ||||||||||
23 a) Al3+ | ||||||||||||||
d) e) | 24 a) Co3+ | e) | e) | |||||||||||
2,5 0,25 | 25 a) Mg2+ | 2,5 | 2,5 | |||||||||||
Adduktgewicht (g) | 101 3,85 | Addukt aus Versuch Chelex | 26 a) Mn2+ | 99 | 370 | |||||||||
Cu (zu Beginn) ppm | 25 <0,l | f) | 27 a) Co2+ | 1,3 | 2,7 | |||||||||
Cu (am Ende) ppm | - | Adduktgewicht (g) 0,5 | Cr3+ | - | - | |||||||||
Fe (zu Beginn) ppm | - | Mn2+ | - | - | ||||||||||
Fe (am Ende) ppm | - | 270 | ||||||||||||
Ni (zu Beginn) ppm | - | 1,5 | ||||||||||||
Ni (am Ende) ppm | ||||||||||||||
Ng = Nicht gerunden. | ||||||||||||||
Fortsetzung
Beispiel | Addukt | Metalle | Anfangs- | Endkon |
Nr. | (2,5 g) aus | konzen | zentration | |
Versuch | tration | |||
28 | a) | Co2+ | 38 | 0,2 |
Cr3+ | 44 | 1,2 | ||
Mn2+ | 46 | 32 | ||
29 | a) | Co2+ | 104 | 0,6 |
Cr3+ | 132 | 2,9 | ||
Mn2+ | 106 | 42 | ||
30 | a) | Zn2+ | 49,3 | 3,6 |
Cd2+ | 45,5 | 15,0 |
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Entfernen von Metallionen aus einer Lösung, bei dem die Lösung mit einem !complexbildenden Mittel aus einem Träger mit einem chemisch daran gebundenen organischen Molekül, das freie Koordinationsgruppen enthält, in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Koordinationsgruppen enthaltende organische Molekül ein Onium-Kation der Formelίο ist (R = organischer Rest, X = N, P, As oder Sb und η + m = 4oderX = O,S,SeoderSnundi? +m = 3), das durch Ionenaustausch mit einem Ca- oder Na-Montmorillonit einer Kationenaustauschkapazität von mindestens 0,5 Milliäquivaknten/g an den Montmorillonit gebunden ist
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