RU2152357C1 - Method of recovery of arsenic from aqueous solutions - Google Patents
Method of recovery of arsenic from aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2152357C1 RU2152357C1 RU98106496A RU98106496A RU2152357C1 RU 2152357 C1 RU2152357 C1 RU 2152357C1 RU 98106496 A RU98106496 A RU 98106496A RU 98106496 A RU98106496 A RU 98106496A RU 2152357 C1 RU2152357 C1 RU 2152357C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arsenic
- iron
- solution
- concentration
- iii
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области очистки сточных вод, а именно к извлечению мышьяка из водных растворов. Изобретение может быть использовано для очистки этих растворов от мышьяка, а также для концентрирования этой примеси с целью последующего определения. The present invention relates to the field of wastewater treatment, namely to the extraction of arsenic from aqueous solutions. The invention can be used to purify these solutions from arsenic, as well as to concentrate this impurity for the purpose of subsequent determination.
В ходе уничтожения химического оружия, в частности люизита (β-хлорвинилдихлорарсина), образуется некоторое количество сточных вод, загрязненных мышьяком в форме арсенат-ионов. Эти ионы могут содержаться в сточных водах в концентрации до 0,1 г/л. Предельно допустимая концентрация (ПДК) этой примеси в воде по санитарным нормам ВОЗ составляет 5•10-5 г/л, то есть на 4 порядка ниже.During the destruction of chemical weapons, in particular lewisite (β-chlorovinyl dichloroarsine), a certain amount of wastewater is formed, contaminated with arsenic in the form of arsenate ions. These ions can be contained in wastewater at a concentration of up to 0.1 g / l. The maximum permissible concentration (MPC) of this impurity in water according to WHO sanitary standards is 5 • 10 -5 g / l, that is, 4 orders of magnitude lower.
Это делает необходимой глубокую очистку сточных вод от соединений мышьяка перед их возвратом в природную среду, а также требует разработки методов концентрирования для последующего определения микроконцентраций этой примеси. This makes it necessary to deeply treat wastewater from arsenic compounds before returning to the natural environment, and also requires the development of concentration methods for the subsequent determination of the microconcentrations of this impurity.
Известен способ извлечения мышьяка в форме арсенат-ионов из водных растворов путем сорбции его катионообменными смолами, содержащими карбоксильные ионообменные группы (-COOH) [1]. Предварительно такую смолу (например, марки АНКБ) переводят в "железную" форму. Для этого смолу помещают в колонку и обрабатывают водным раствором хлорида или нитрата железа (III). При этом ионы водорода в карбоксильных группах смолы замещаются ионами железа (III). Затем через колонку пропускают арсенатсодержащий раствор, подкисленный соляной кислотой до pH, равного 2. При этом образуется труднорастворимый в воде арсенат железа (III) FeAsO4, удерживаемый на поверхности смолы за счет невалентного взаимодействия с карбоксильными группами. В результате этого концентрация арсенат-ионов в очищаемом растворе снижается согласно приведенному примеру с 0,09 г/л до 0,0006 г/л, то есть примерно в 150 раз. Описываемый способ использован для удаления примеси мышьяка из растворов.A known method of extracting arsenic in the form of arsenate ions from aqueous solutions by sorption by cation exchange resins containing carboxylic ion exchange groups (-COOH) [1]. Previously, such a resin (for example, the ANKB brand) is converted to the "iron" form. For this, the resin is placed in a column and treated with an aqueous solution of iron (III) chloride or nitrate. In this case, hydrogen ions in the carboxyl groups of the resin are replaced by iron (III) ions. Then, an arsenate-containing solution acidified with hydrochloric acid to a pH of 2 is passed through the column. Iron-III arsenate FeAsO 4 , which is hardly soluble in water, is formed and is retained on the resin surface due to non-valent interaction with carboxyl groups. As a result of this, the concentration of arsenate ions in the solution to be purified decreases according to the example given from 0.09 g / l to 0.0006 g / l, i.e., approximately 150 times. The described method was used to remove arsenic impurities from solutions.
Этот известный способ выбран авторами в качестве прототипа предполагаемого изобретения как наиболее близкий к нему по назначению, технической сущности и достигаемому эффекту. This known method is chosen by the authors as a prototype of the alleged invention as the closest to it by purpose, technical nature and the achieved effect.
Основным недостатком известного способа является недостаточно высокая эффективность, не позволяющая понизить концентрацию арсенат-ионов в очищаемых или анализируемых растворах ниже 0,0006 г/л. Такое содержание мышьяка в водах на порядок превышает уровень ПДК для этой примеси (5•10-5 г/л) и не соответствует санитарным нормам.The main disadvantage of this method is not sufficiently high efficiency, not allowing to lower the concentration of arsenate ions in the purified or analyzed solutions below 0.0006 g / l. Such an arsenic content in water is an order of magnitude higher than the MPC level for this impurity (5 • 10 -5 g / l) and does not meet sanitary standards.
Целью предлагаемого изобретения является снижение концентрации мышьяка в очищаемых растворах, то есть повышение эффективности очистки. The aim of the invention is to reduce the concentration of arsenic in the cleaned solutions, that is, to increase the cleaning efficiency.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе извлечения мышьяка из водных растворов путем сорбции арсенат-ионов катионитами в качестве сорбента используют катионит с сульфоксидными ионообменными группами (-SO3H), а перед сорбцией к мышьяксодержащему раствору добавляют раствор нитрата железа в количестве 0,15-0,40 г (Fe3+) на литр раствора и азотную кислоту до pH 1,3-1,7.This goal is achieved by the fact that in the known method for the extraction of arsenic from aqueous solutions by sorption of arsenate ions by cation exchangers, cation exchange resin with sulfoxide ion-exchange groups (-SO 3 H) is used as an adsorbent, and before sorption, an iron nitrate solution of 0 is added to the arsenic-containing solution. 15-0.40 g (Fe 3+ ) per liter of solution and nitric acid to a pH of 1.3-1.7.
Замена карбоксильного катионита на сульфоксидный приводит к упрочнению связи между арсенатом железа и катионообменной смолой. Это обусловлено тем, что селективность сульфоксидного катионита в кислых средах к ионам железа (III) значительно выше, чем карбоксильного. В конечном итоге это приводит к тому, что сульфоксидный катионит сорбирует из мышьяксодержащего раствора больше арсенат-ионов и снижает их конечную концентрацию по сравнению с карбоксильным катионитом. The replacement of carboxyl cation exchanger with sulfoxide leads to a hardening of the bond between iron arsenate and a cation exchange resin. This is due to the fact that the selectivity of sulfoxide cation exchanger in acidic media to iron (III) ions is much higher than that of carboxyl. Ultimately, this leads to the fact that sulfoxide cation exchanger absorbs more arsenate ions from the arsenic-containing solution and reduces their final concentration compared to carboxyl cation exchanger.
Добавление к очищаемому раствору нитрата железа перед сорбцией также приводит к снижению концентрации арсенат-ионов в очищенном растворе. Это обусловлено тем, что в соответствии с выражением произведения растворимости арсената железа (III) увеличение концентрации ионов железа (III) приводит к соответствующему снижению в этом растворе концентрации арсенат-ионов:
ПР(FeAsO4)=[Fe3+]•[AsO4 3-]= 5,8•10-21 [2],
где ПР(FeAsO4) - произведение растворимости, [Fe3+] и [AsO4 3-] - концентрации ионов железа (III) и арсенат-ионов.Adding iron nitrate to the solution to be purified before sorption also leads to a decrease in the concentration of arsenate ions in the purified solution. This is due to the fact that, in accordance with the expression of the solubility product of iron (III) arsenate, an increase in the concentration of iron (III) ions leads to a corresponding decrease in the concentration of arsenate ions in this solution:
PR (FeAsO 4 ) = [Fe 3+ ] • [AsO 4 3- ] = 5.8 • 10 -21 [2],
where PR (FeAsO 4 ) is the solubility product, [Fe 3+ ] and [AsO 4 3- ] are the concentrations of iron (III) ions and arsenate ions.
Максимальная степень извлечения мышьяка при предварительном введении нитрата железа (III) в очищаемый раствор достигается при концентрации ионов железа (III) больше 0,15 г/л. При меньшей концентрации этот эффект проявляется недостаточно выраженно. Введение в очищаемый раствор ионов железа (III) в концентрации, большей, чем 0,4 г/л, нецелесообразно из экономических соображений. Таким образом, оптимальное содержание ионов железа (III), обусловливающее снижение концентрации мышьяка, составляет 0,15-0,4 г/л. The maximum degree of arsenic extraction upon preliminary introduction of iron (III) nitrate into the solution to be purified is achieved when the concentration of iron (III) ions is more than 0.15 g / l. At a lower concentration, this effect is not sufficiently pronounced. The introduction of iron (III) ions into the solution to be purified in a concentration greater than 0.4 g / l is impractical for economic reasons. Thus, the optimal content of iron (III) ions, causing a decrease in the concentration of arsenic, is 0.15-0.4 g / l.
Описанный эффект проявляется в растворах с pH 1,3-1,7. В более кислых растворах арсенат железа (III) не способен удерживаться на поверхности катионообменной смолы. В менее кислых растворах происходит частичный гидролиз нитрата железа (III) и глубина извлечения мышьяка снижается. Кислотность растворов регулируют, добавляя к мышьяксодержащему раствору одновременно с нитратом железа (III) соответствующее количество азотной кислоты. The described effect is manifested in solutions with a pH of 1.3-1.7. In more acidic solutions, iron (III) arsenate is not able to stay on the surface of the cation exchange resin. In less acidic solutions, partial hydrolysis of iron (III) nitrate occurs and the depth of arsenic extraction decreases. The acidity of the solutions is regulated by adding an appropriate amount of nitric acid to the arsenic-containing solution simultaneously with iron (III) nitrate.
Таким образом, замена карбоксильного катионита на сульфоксидный и добавление к исходному мышьяксодержащему раствору перед сорбцией нитрата железа (III) в количестве 0,15-0,4 г (Fe3+) на литр раствора и азотной кислоты до pH 1,3-1,7 являются существенными признаками предлагаемого изобретения, которые в совокупности обеспечивают повышение глубины извлечения мышьяка и соответствующее снижение концентрации мышьяка с 0,0006 г/л до уровня 2•10-6 г/л.Thus, the replacement of carboxyl cation exchanger with sulfoxide and the addition of iron (III) nitrate to the initial arsenic-containing solution in the amount of 0.15-0.4 g (Fe 3+ ) per liter of solution and nitric acid to a pH of 1.3-1, 7 are the essential features of the invention, which together provide an increase in the depth of extraction of arsenic and a corresponding decrease in the concentration of arsenic from 0.0006 g / l to a level of 2 • 10 -6 g / l.
Использование для сорбции арсенат-ионов из мышьяксодержащих растворов сульфоксидных катионитов и предварительное добавление к очищаемому раствору нитрата железа (III) в количестве 0,15-0,4 г (Fe3+) на литр раствора и азотной кислоты до pH 1,3-1,7 неизвестны из открытых источников научно-технической литературы и являются новыми признаками.Use for sorption of arsenate ions from arsenic-containing solutions of sulfoxide cation exchangers and preliminary addition of iron (III) nitrate in the amount of 0.15-0.4 g (Fe 3+ ) per liter of solution and nitric acid to a pH of 1.3-1 , 7 are unknown from open sources of scientific and technical literature and are new features.
Предлагаемое изобретение осуществляют следующим образом. В колонку, изготовленную из полиэтилена, помещают сульфоксидную смолу в водородной форме. К арсенатсодержащему раствору добавляют нитрат железа (III) из расчета 0,15-0,4 г (Fe3+) на литр раствора, а затем азотную кислоту до pH 1,3-1,7. Кислотность раствора контролируют с помощью pH-метра марки pH-121.The invention is carried out as follows. A sulfoxide resin in hydrogen form is placed in a column made of polyethylene. Iron (III) nitrate is added to the arsenate-containing solution at the rate of 0.15-0.4 g (Fe 3+ ) per liter of solution, and then nitric acid to a pH of 1.3-1.7. The acidity of the solution is monitored using a pH-meter pH-121.
Полученный раствор пропускают самотеком через заполненную катионитом колонку. Очищенный раствор собирают в приемную емкость. The resulting solution is passed by gravity through a column filled with cation exchange resin. The purified solution is collected in a receiving container.
Ниже приведены конкретные примеры осуществления предлагаемого изобретения - извлечения мышьяка из водных растворов - с целью концентрирования и дальнейшего определения мышьяка. The following are specific examples of the implementation of the present invention is the extraction of arsenic from aqueous solutions in order to concentrate and further determine arsenic.
Для извлечения микроколичеств мышьяка в колонку диаметром 6 мм и длиной 30 мм, изготовленную из полиэтилена, помещают 250 мг катионообменной смолы марки КРС-4П в Н-форме. Готовят раствор с концентрацией арсенат-ионов 0,1 г/л. Непосредственно перед опытом 0,2 мл приготовленного раствора разбавляют дистиллированной водой до 500 мл. Концентрация арсенатов в приготовленном растворе составляет 4•10-5 г/л. К полученному раствору добавляют 2 мл раствора нитрата железа (III) с концентрацией Fe3+ 100 мг/мл, а также 5-ти нормальный раствор азотной кислоты до pH 1,5. Приготовленный раствор пропускают самотеком через сорбционную колонку со скоростью 10 мл/мин.To extract trace amounts of arsenic, 250 mg of KRS-4P grade cation exchange resin in H-form are placed in a column of 6 mm in diameter and 30 mm long made of polyethylene. Prepare a solution with a concentration of arsenate ions of 0.1 g / L. Immediately before the experiment, 0.2 ml of the prepared solution is diluted with distilled water to 500 ml. The concentration of arsenates in the prepared solution is 4 • 10 -5 g / l. To the resulting solution, add 2 ml of a solution of iron (III) nitrate with a concentration of Fe 3+ 100 mg / ml, as well as a 5 normal solution of nitric acid to a pH of 1.5. The prepared solution is passed by gravity through a sorption column at a rate of 10 ml / min.
Мышьяк, извлеченный из очищаемого раствора катионитом, элюируют, пропуская через колонку 10 мл 1-нормального раствора серной кислоты. В элюате, по данным анализа, содержится 19 мкг арсенат-ионов. Таким образом, в очищенном растворе содержится 1 мкг арсенат-ионов, что соответствует их концентрации 2•10-6 г/л.Arsenic extracted from the solution to be purified with cation exchange resin is eluted by passing through a column 10 ml of a 1-normal solution of sulfuric acid. According to the analysis, the eluate contains 19 μg of arsenate ions. Thus, in a purified solution contains 1 μg of arsenate ions, which corresponds to their concentration of 2 • 10 -6 g / l.
Пример 2. Example 2
Способ осуществляют, как в примере 1, но добавляют 3 мл раствора нитрата железа (III). The method is carried out as in example 1, but add 3 ml of a solution of iron nitrate (III).
При этом масса арсенат-ионов, элюированных с катионообменной смолы, составляет 19 мкг, то есть в очищенном растворе содержится 1 мкг арсенат-ионов, что соответствует их концентрации 2•10-6 г/л.Moreover, the mass of arsenate ions eluted from the cation exchange resin is 19 μg, that is, 1 μg of arsenate ions is contained in the purified solution, which corresponds to their concentration of 2 • 10 -6 g / l.
Пример 3. Example 3
Способ осуществляют, как в примере 1, но добавляют 0,25 мл раствора нитрата железа (III). The method is carried out as in example 1, but 0.25 ml of iron (III) nitrate solution is added.
При этом масса арсенат-ионов, элюированных с катионообменной смолы, составляет 12 мкг, то есть в очищенном растворе содержится 8 мкг арсенат-ионов, что соответствует их концентрации 1,6•10-5 г/л.The mass of arsenate ions eluted from the cation exchange resin is 12 μg, that is, the purified solution contains 8 μg of arsenate ions, which corresponds to a concentration of 1.6 • 10 -5 g / l.
Пример 4. Example 4
Способ осуществляют, как в примере 1, но добавляют азотную кислоту до pH 2,0. The method is carried out as in example 1, but nitric acid is added to a pH of 2.0.
При этом, масса арсенат-ионов, элюированных с катионообменной смолы, составляет 16 мкг, то есть в очищенном растворе содержится 4 мкг арсенат-ионов, что соответствует их концентрации 8•10-6 г/л.At the same time, the mass of arsenate ions eluted from the cation exchange resin is 16 μg, that is, the purified solution contains 4 μg of arsenate ions, which corresponds to their concentration of 8 • 10 -6 g / l.
Пример 5. Example 5
Способ осуществляют, как в примере 1, но добавляют азотную кислоту до pH 1,0. The method is carried out as in example 1, but nitric acid is added to a pH of 1.0.
При этом, масса арсенат-ионов, элюированных с катионообменной смолы, составляет 7 мкг, то есть в очищенном растворе содержится 13 мкг арсенат-ионов, что соответствует их концентрации 2,6•10-5 г/л.Moreover, the mass of arsenate ions eluted from the cation exchange resin is 7 μg, that is, the purified solution contains 13 μg of arsenate ions, which corresponds to their concentration of 2.6 • 10 -5 g / l.
Из приведенных примеров видно, что использование сульфоксидного катионита и предварительное добавление к мышьяксодержащему раствору нитрата железа (III) в количестве 0,15-0,4 г (Fe3+) на литр и азотной кислоты до pH 1,3-1,7 позволяет извлекать мышьяк из более разбавленных растворов по сравнению с прототипом. Одновременно, предлагаемое изобретение обеспечивает упрощение процесса извлечения мышьяка за счет устранения стадии перевода катионообменной смолы в "железную" форму и его отмывки от излишнего железа.The above examples show that the use of sulfoxide cation exchange resin and the preliminary addition of iron (III) nitrate to an arsenic-containing solution in an amount of 0.15-0.4 g (Fe 3+ ) per liter and nitric acid to a pH of 1.3-1.7 allows extract arsenic from more dilute solutions compared to the prototype. At the same time, the present invention provides a simplification of the process of extracting arsenic by eliminating the stage of conversion of the cation exchange resin to the “iron” form and its washing from excess iron.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 230796, кл. C 02 F 1/42, 1968.Sources of information
1. USSR author's certificate N 230796, cl. C 02 F 1/42, 1968.
2. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии: Справ, изд. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1989, с. 75. 2. Lurie Y. Yu. Handbook of Analytical Chemistry: Ref., Ed. - 6th ed., Revised. and add. - M .: Chemistry, 1989, p. 75.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98106496A RU2152357C1 (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Method of recovery of arsenic from aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98106496A RU2152357C1 (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Method of recovery of arsenic from aqueous solutions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98106496A RU98106496A (en) | 2000-02-20 |
| RU2152357C1 true RU2152357C1 (en) | 2000-07-10 |
Family
ID=20204453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98106496A RU2152357C1 (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Method of recovery of arsenic from aqueous solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2152357C1 (en) |
-
1998
- 1998-04-08 RU RU98106496A patent/RU2152357C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Аширов А. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. - Л.: Химия, 1983, с.246-249. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Collins et al. | Molecular weight distribution, carboxylic acidity, and humic substances content of aquatic organic matter: implications for removal during water treatment | |
| Glaze et al. | Evaluating the formation of brominated DBPs during ozonation | |
| US5453201A (en) | Water treatment process | |
| Leaković et al. | Nitrogen removal from fertilizer wastewater by ion exchange | |
| US4481112A (en) | Process of treating gas condensate | |
| RU2002129603A (en) | METHOD FOR RHINIUM EXTRACTION | |
| Karthikeyan et al. | Enhancement of mercury (II) sorption from water by coal through chemical pretreatment | |
| Ristić et al. | Boron removal by anion exchangers impregnated with citric and tartaric acids | |
| RU2152357C1 (en) | Method of recovery of arsenic from aqueous solutions | |
| JPS5924876B2 (en) | How to treat boron-containing water | |
| Song et al. | Ozone-bromide interactions with NOM separated by XAD-8 resin and UF/RO membrane methods | |
| US4725360A (en) | Working up wastewaters containing hydroxylamine or its salts | |
| KR870005696A (en) | Ion exchange resin mixture and cation exchange method using the same | |
| Ventresque et al. | Ozone: A means of stimulating biological activated carbon reactors | |
| JP3727212B2 (en) | Apparatus and method for treating wastewater containing boron | |
| Lokshin et al. | Water purification with titanium compounds to remove fluoride ions | |
| US5246681A (en) | Process for the removal of cadmium from solutions of phosphoric acid | |
| Jadas-Hecart et al. | Effect of ozonation on the chlorine demand of a treated surface water and some macromolecular compounds | |
| EP0355966A1 (en) | An improved method of ion exchange and apparatus for carrying out said method | |
| JPS5771697A (en) | Method for treatment of phosphate-containing sludge | |
| RU2074122C1 (en) | Method of thermally desalting water | |
| RU2634022C1 (en) | Method for purifying wastewater from ammonium perchlorate | |
| JPS5522379A (en) | Manufacture of pure water | |
| SU925872A1 (en) | Method for purifying effluents from cadmium | |
| RU2010007C1 (en) | Device, method and charge for drinking water production |