RU2489353C2 - Method of purifying aluminium salts from iron - Google Patents
Method of purifying aluminium salts from iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2489353C2 RU2489353C2 RU2011102727/05A RU2011102727A RU2489353C2 RU 2489353 C2 RU2489353 C2 RU 2489353C2 RU 2011102727/05 A RU2011102727/05 A RU 2011102727/05A RU 2011102727 A RU2011102727 A RU 2011102727A RU 2489353 C2 RU2489353 C2 RU 2489353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- solution
- concentration
- column
- aluminum
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к гидрометаллургии алюминия, а именно к способам очистки растворов солей алюминия, в частности нитрата и сульфата алюминия от железа.The invention relates to hydrometallurgy of aluminum, and in particular to methods for cleaning solutions of aluminum salts, in particular aluminum nitrate and aluminum sulfate, from iron.
Нитрат алюминия является полупродуктом при получении чистого оксида алюминия (глинозема) реактивной квалификации из алюмосиликатного сырья, а также имеет самостоятельное значение. Сульфат алюминия широко используется в процессах водоочистки, для получения различных соединений алюминия и в других целях.Aluminum nitrate is an intermediate in the preparation of pure reactive aluminum oxide (alumina) from aluminosilicate raw materials, and also has independent significance. Aluminum sulphate is widely used in water treatment processes, for the production of various aluminum compounds and for other purposes.
Наиболее трудноудаляемой примесью в солях алюминия, содержание которой в алюминиевой продукции обычно жестко лимитируется, является железо.The most difficult admixture in aluminum salts, the content of which in aluminum products is usually strictly limited, is iron.
Известен способ очистки солей алюминия от железа путем экстракции железа из водного раствора соли алюминия раствором алкилфосфорной кислоты в органическом растворителе с последующей реэкстракцией железа раствором натриевой щелочи или аммиака и дальнейшей промывкой экстрагента раствором минеральной кислоты, например, азотной (Pat. US №3211521, «Process for removing iron from acidic aluminum-containing solutions», МПК: C01G 49/00, C01F 7/46, опуб. 12.10.1965 г.). Недостатками способа являются загрязнение очищенного от железа раствора органическими веществами - компонентами экстрагента, что требует проведения дополнительной очистки раствора от органических примесей, сложность регенерации отработанного экстрагента, которая проводится в две стадии.A known method of cleaning aluminum salts from iron by extracting iron from an aqueous solution of aluminum salt with a solution of alkylphosphoric acid in an organic solvent, followed by reextraction of iron with a solution of sodium alkali or ammonia and further washing of the extractant with a solution of a mineral acid, for example, nitric (Pat. US No. 3211521, "Process for removing iron from acidic aluminum-containing solutions ", IPC: C01G 49/00, C01F 7/46, publ. 10/12/1965). The disadvantages of the method are the contamination of the solution purified from iron with organic substances - extractant components, which requires additional purification of the solution from organic impurities, the complexity of the regeneration of the spent extractant, which is carried out in two stages.
Известен способ очистки водных растворов солей алюминия от железа путем экстракции железа раствором соединений N-вторичного C8-C22 алкил-N-бензил четвертичного аммониевого основания и/или фенилзамещенных соединений C8-C22 алифатического аммониевого основания и/или соединений N-полиалкокси-N-бензил C12-C18 алифатического аммониевого основания в органическом растворителе с последующей реэкстракцией железа водой или неконцентрированным раствором нитрата алюминия и дальнейшей промывкой экстрагента раствором минеральной кислоты (Pat. GB №1219359, «Process for separating iron from aluminum», МПК: C01G 49/00; C01F 7/46, опуб. 13.01.1971 г.). Недостатками способа являются загрязнение очищенного от железа раствора органическими веществами, малая доступность применяемого экстрагента и сложность регенерации отработанного экстрагента.A known method of purifying aqueous solutions of aluminum salts from iron by extracting iron with a solution of N-secondary C 8 -C 22 alkyl-N-benzyl quaternary ammonium base compounds and / or phenyl substituted C 8 -C 22 compounds of aliphatic ammonium base and / or N-polyalkoxy compounds -N-benzyl C 12 -C 18 aliphatic ammonium base in an organic solvent, followed by reextraction of iron with water or an unconcentrated solution of aluminum nitrate and further washing of the extractant with a solution of mineral acid (Pat. GB No. 121935 9, “Process for separating iron from aluminum”, IPC: C01G 49/00; C01F 7/46, publ. 01/13/1971). The disadvantages of this method are the contamination of the solution purified from iron with organic substances, the low availability of the used extractant and the difficulty of regenerating the spent extractant.
Известен способ очистки солей алюминия от железа путем экстракции железа из водного раствора соли алюминия смесью алкилпирофосфорных кислот (СССР, авт. свид №279604, «Способ очистки солей алюминия от соединений железа», МПК: C01F 7/46, C01F 7/74, опуб. 05.05.1975 г.). Недостатками способа являются недостаточно высокая степень очистки растворов от железа (коэффициент очистки колеблется в пределах 3-11), загрязнение очищенного от железа раствора органическими веществами, отсутствие решения вопроса регенерации и повторного использования экстрагента.A known method of cleaning aluminum salts from iron by extracting iron from an aqueous solution of aluminum salt with a mixture of alkyl pyrophosphoric acids (USSR, author certificate No. 279604, "Method for the purification of aluminum salts from iron compounds", IPC: C01F 7/46, C01F 7/74, publ. 05/05/1975). The disadvantages of the method are the insufficiently high degree of purification of solutions from iron (purification coefficient ranges from 3-11), contamination of the solution purified from iron with organic substances, the lack of solutions to the issue of regeneration and reuse of extractant.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки солей алюминия от железа путем сорбции железа из раствора соли алюминия на нитратном крокусе, представляющем собой оксид железа(III), полученный прокаливанием нитрата железа(III) при температуре 260-280°С, при температуре кипения раствора с последующим отделением очищенного раствора от сорбента (Пат. РФ №2202516, «Способ получения оксида алюминия», МПК: C01F 7/24, опуб. 20.04.2003 г.). Недостатками способа является недостаточно высокая степень очистки растворов от железа в связи с невозможностью реализации способа в динамическом режиме из-за низкой механической прочности и высокой дисперсности сорбента, недостаточно высокий выход очищенного продукта с единицы массы сорбента, а также то, что сорбент в данном способе используется однократно и расходуется безвозвратно вследствие отсутствия его регенерации, что приводит к удорожанию процесса, повышению себестоимости очищенных солей алюминия и создает определенные экологические проблемы в связи с необходимостью захоронения отработанного сорбента.Closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved effect is a method of purification of aluminum salts from iron by sorption of iron from a solution of aluminum salt on nitrate crocus, which is iron oxide (III), obtained by calcining iron (III) nitrate at a temperature of 260-280 ° C, at the boiling temperature of the solution, followed by separation of the purified solution from the sorbent (Pat. RF No. 2202516, “Method for producing aluminum oxide”, IPC: C01F 7/24, publ. 04/20/2003). The disadvantages of the method is the insufficiently high degree of purification of solutions from iron due to the impossibility of implementing the method in dynamic mode due to the low mechanical strength and high dispersion of the sorbent, insufficiently high yield of purified product per unit mass of the sorbent, and the fact that the sorbent is used in this method once and is irrevocably consumed due to the lack of its regeneration, which leads to a rise in the cost of the process, an increase in the cost of purified aluminum salts and creates certain biological problems due to the need for disposal of the spent sorbent.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение степени очистки растворов солей алюминия от железа, повышение производительности способа за счет увеличения выхода очищенного раствора с единицы массы сорбента, решение вопроса регенерации сорбента и его многократного использования.The objective of the proposed technical solution is to increase the degree of purification of solutions of aluminum salts from iron, increase the productivity of the method by increasing the yield of the purified solution from a unit mass of the sorbent, solving the issue of regeneration of the sorbent and its reuse.
Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки солей алюминия от железа, основанном на избирательной сорбции железа из водного раствора соли алюминия на сорбенте, раствор соли алюминия подкисляют раствором минеральной кислоты до ее концентрации 4,5-5,5 г-экв/дм3, после чего приводят в контакт с сорбентом, представляющим собой зернистый катионит, содержащий фосфоновокислые функциональные группы, а десорбцию железа проводят 3,5-5,3 М раствором фосфорной кислоты, причем стадии сорбции железа и регенерации (десорбции) катионита проводят в динамических условиях, т.е. путем пропускания растворов через колонку, заполненную катионитом.The problem is achieved in that in a method for the purification of aluminum salts from iron, based on the selective sorption of iron from an aqueous solution of aluminum salt on a sorbent, the aluminum salt solution is acidified with a mineral acid solution to a concentration of 4.5-5.5 g-equiv / dm 3 after which they are brought into contact with a sorbent, which is a granular cation exchange resin containing phosphonic acid functional groups, and iron desorption is carried out with a 3.5-5.3 M solution of phosphoric acid, with the stages of iron sorption and regeneration (desorption) of cation exchange resin DYT under dynamic conditions, i.e., by passing solutions through a column filled with cation exchanger.
В ходе осуществления очистки растворов солей алюминия от железа к раствору добавляют концентрированный раствор минеральной кислоты, одноименной с анионом очищаемой соли, до ее концентрации 4,5-5,5 г-экв/дм3, после чего пропускают через колонну, заполненную зернистым катионитом, содержащим фосфоновокислые функциональные группы. Из очищенного раствора кристаллизацией выделяют соответствующую соль, или выделяют из него другие соединения алюминия, или используют раствор непосредственно, например, в процессах водоочистки. Катионит после насыщения железом отмывают водой от исходного раствора и десорбируют железо 3,5-5,3 М раствором фосфорной кислоты. После десорбции железа катионит отмывают водой от раствора фосфорной кислоты и вновь используют для очистки раствора соли алюминия от железа.During the purification of solutions of aluminum salts from iron, a concentrated solution of mineral acid of the same name with the anion of the salt being purified is added to the solution to its concentration of 4.5-5.5 g-equiv / dm 3 , after which it is passed through a column filled with granular cation exchange resin, containing phosphonic acid functional groups. The corresponding salt is isolated from the purified solution by crystallization, or other aluminum compounds are isolated from it, or the solution is used directly, for example, in water treatment processes. After saturation with iron, the cation exchange resin is washed with water from the initial solution and iron is stripped with a 3.5-5.3 M phosphoric acid solution. After iron desorption, the cation exchange resin is washed with water from a solution of phosphoric acid and is again used to clean the aluminum salt solution from iron.
Новым и существенным в предлагаемом техническом решении является предложение предварительно доводить кислотность растворов солей алюминия до достижения концентрации соответствующей минеральной кислоты 4,5-5,5 г-экв/дм3, и после этого приводить раствор в контакт катионитом, содержащим фосфоновокислые функциональные группы, а также проводить десорбцию железа 3,5-5,3 М раствором фосфорной кислоты.New and significant in the proposed technical solution is the proposal to preliminarily adjust the acidity of the solutions of aluminum salts to achieve the concentration of the corresponding mineral acid 4.5-5.5 g-equiv / dm 3 , and then bring the solution into contact with cation exchange resin containing phosphonic acid functional groups, and also carry out desorption of iron with a 3.5-5.3 M phosphoric acid solution.
Вообще, избирательность катионитов, содержащих фосфоновокислые функциональные группы, к железу(III) известна, что используется, например, для очистки солей двухзарядных катионов цветных металлов от железа (например, Pat. US №5582737, «Ion exchange and regeneration process for separation and removal of iron (III) ions from aqueous sulfuric acid metal ion-containing solutions», МПК: B01J 39/00, C02F 1/42, опуб. 10.12.1996 г.). Но в то же время известна и высокая избирательность катионитов, содержащих фосфоновокислые функциональные группы, к алюминию(III). Именно при доведении кислотности растворов солей алюминия до концентрации кислоты 4,5-5,5 г-экв/л катиониты, содержащие фосфоновокислые функциональные группы, проявляют выраженную избирательность к железу(III) на фоне макроколичеств алюминия. По-видимому, это связано с различиями в сродстве фосфоновокислых функциональных групп, с одной стороны, к ионам железа(III) и алюминия(III), и, с другой стороны, к протону. При доведении концентрации соответствующей кислоты (азотной или серной в зависимости от аниона соли) в растворах соли алюминия до значений, более низких чем 4,5-5,5 г-экв/л, не обеспечивается эффективная очистка растворов от железа. Повышение концентрации кислоты сверх указанных пределов не приводит к улучшению результатов очистки и лишь ведет к повышению расхода кислоты. Что касается осуществления десорбции железа из насыщенного по железу катионита, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, с целью его повторного использования, то данные об использовании с этой целью растворов фосфорной кислоты в литературе отсутствуют. Наиболее эффективно из катионитов с фосфоновокислыми функциональными группами железо десорбируется раствором фосфорной кислоты концентрации 3,5-5,3 моль/л. При концентрации фосфорной кислоты ниже указанных пределов десорбция проходит недостаточно эффективно (велик объем раствора, который необходимо пропустить через катионит для десорбции железа и, соответственно, низка концентрация железа в десорбатах), увеличение концентрации сверх заявленных пределов не приводит к повышению эффективности десорбции железа.In general, the selectivity of cation exchangers containing phosphonic acid functional groups to iron (III) is known to be used, for example, to purify salts of doubly charged non-ferrous metal cations from iron (for example, Pat. US No. 5582737, “Ion exchange and regeneration process for separation and removal of iron (III) ions from aqueous sulfuric acid metal ion-containing solutions ”, IPC: B01J 39/00, C02F 1/42, publ. 10.12.1996). But at the same time, the high selectivity of cation exchangers containing phosphonic acid functional groups to aluminum (III) is also known. It is when adjusting the acidity of solutions of aluminum salts to an acid concentration of 4.5-5.5 g-eq / l cation exchangers containing phosphonic acid functional groups that show pronounced selectivity for iron (III) against the background of macro amounts of aluminum. Apparently, this is due to differences in the affinity of phosphonic acid functional groups, on the one hand, to iron (III) and aluminum (III) ions, and, on the other hand, to proton. When adjusting the concentration of the corresponding acid (nitric or sulfuric depending on the anion of the salt) in aluminum salt solutions to values lower than 4.5-5.5 g-eq / l, an effective cleaning of solutions from iron is not ensured. An increase in acid concentration in excess of these limits does not lead to improved cleaning results and only leads to an increase in acid consumption. As for the desorption of iron from iron-saturated cation exchange resin containing phosphonic acid functional groups, with a view to its reuse, data on the use of phosphoric acid solutions for this purpose are not available in the literature. Of the cation exchangers with phosphonic acid functional groups, iron is most effectively desorbed with a solution of phosphoric acid at a concentration of 3.5-5.3 mol / L. At a concentration of phosphoric acid below the specified limits, desorption is not effective enough (the volume of the solution that must be passed through cation exchange resin for desorption of iron and, accordingly, the concentration of iron in desorbates is low), an increase in the concentration above the stated limits does not increase the efficiency of iron desorption.
Таким образом, заявляемое техническое решение является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо, поскольку основано на применении доступных реактивов и сорбентов.Thus, the claimed technical solution is new, has an inventive step and is industrially applicable, since it is based on the use of available reagents and sorbents.
1. Примеры реализации способа в части сорбции железа в статических условиях - эксперименты по сорбции железа для обоснования дозировки кислоты (на примере нитрата алюминия)1. Examples of the method in terms of sorption of iron in static conditions - experiments on sorption of iron to justify the dosage of acid (for example, aluminum nitrate)
Готовится исходный раствор с постоянной концентрацией макрокомпонента - нитрата алюминия 1,5 моль/ дм3 и примеси железа(III) 0,2 г/дм3.An initial solution is prepared with a constant concentration of the macrocomponent - aluminum nitrate 1.5 mol / dm 3 and an impurity of iron (III) 0.2 g / dm 3 .
1.1. Пример 1.1 (предлагаемый способ)1.1. Example 1.1 (the proposed method)
К 50 см3 исходного раствора приведенного выше состава приливают при перемешивании 40 см3 азотной кислоты концентрации 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 5,5 г-экв/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,5 г (здесь и далее - в пересчете на абсолютно сухой катионит) катионита Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в H+-форме. Смесь перемешивают в течение 8 часов, катионит отделяют от раствора, после чего измеряют содержание железа в растворе.To 50 cm 3 of the initial solution of the above composition, 40 cm 3 of nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / dm 3 are poured with stirring. The resulting solution with a nitric acid concentration of 5.5 geq / dm 3 was placed in a glass flask and 0.5 g (hereinafter, in terms of absolutely dry cation exchange resin) of Purolite S957 cation exchanger containing phosphonic acid functional groups was added to H + form. The mixture is stirred for 8 hours, the cation exchange resin is separated from the solution, after which the iron content in the solution is measured.
Пример 1.2 (предлагаемый способ)Example 1.2 (the proposed method)
К 50 см3 исходного раствора приведенного выше состава приливают при перемешивании 35 см3 азотной кислоты концентрации 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 5,0 г-экв/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,5 г (здесь и далее - в пересчете на абсолютно сухой катионит) катионита Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в H+-форме. Смесь перемешивают в течение 8 часов, катионит отделяют от раствора, после чего измеряют содержание железа в растворе.35 cm 3 of nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / dm 3 are added to 50 cm 3 of the initial solution of the above composition with stirring. The resulting solution with a nitric acid concentration of 5.0 g-equiv / dm 3 was placed in a glass flask and 0.5 g (hereinafter, in terms of absolutely dry cation exchange resin) of Purolite S957 cation exchange resin containing phosphonic acid functional groups was added to H + form. The mixture is stirred for 8 hours, the cation exchange resin is separated from the solution, after which the iron content in the solution is measured.
Пример 1.3 (предлагаемый способ)Example 1.3 (the proposed method)
К 50 см3 исходного раствора приливают при перемешивании 30 см3 азотной кислоты концентрации 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 4,5 г-экв/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,5 г катионита Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в H+-форме. Смесь перемешивают в течение 8 часов, катионит отделяют от раствора, после чего измеряют содержание железа в растворе.To 50 cm 3 the initial solution is poured with stirring 30 cm 3 nitric acid concentration of 12.2 g-equiv / DM 3 . The resulting solution with a concentration of nitric acid of 4.5 geq / dm 3 was placed in a glass flask and 0.5 g of Purolite S957 cation exchanger containing phosphonic acid functional groups was added in the H + form. The mixture is stirred for 8 hours, the cation exchange resin is separated from the solution, after which the iron content in the solution is measured.
Пример 1.4 (способ, близкий к предлагаемому, но концентрация кислоты выше, чем заявляемая)Example 1.4 (a method close to the proposed, but the acid concentration is higher than the claimed)
К 50 см3 исходного раствора приливают при перемешивании 50 см3 азотной кислоты с концентрацией 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 6,1 г-экв/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,5 г зернистого катионита марки Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в H+-форме. Смесь перемешивают в течение 8 часов, катионит отделяют от раствора, после чего измеряют содержание железа в растворе.50 cm 3 of nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / dm 3 are poured into 50 cm 3 of the initial solution. The resulting solution with a concentration of 6.1 geq / dm 3 of nitric acid was placed in a glass flask and 0.5 g of Purolite S957 granular cation exchange resin containing phosphonic acid functional groups was added in the H + form. The mixture is stirred for 8 hours, the cation exchange resin is separated from the solution, after which the iron content in the solution is measured.
Пример 1.5 (способ, близкий к предлагаемому, но концентрация азотной кислоты ниже, чем заявляемая)Example 1.5 (a method close to the proposed, but the concentration of nitric acid is lower than the claimed)
К 50 см3 исходного раствора приливают при перемешивании 10 см3 азотной кислоты с концентрацией 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 2,0 г-экв/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,5 г катионита Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в H+-форме. Смесь перемешивают в течение 8 часов, катионит отделяют от раствора, после чего измеряют содержание железа в растворе.10 cm 3 of nitric acid are added to 50 cm 3 of the initial solution with stirring at a concentration of 12.2 g-equiv / dm 3 . The resulting solution with a concentration of 2.0 geq / dm 3 of nitric acid was placed in a glass flask and 0.5 g of Purolite S957 cation exchanger containing phosphonic acid functional groups was added in the H + form. The mixture is stirred for 8 hours, the cation exchange resin is separated from the solution, after which the iron content in the solution is measured.
Пример 1.6 (способ, близкий к предлагаемому, но концентрация кислоты ниже, чем заявляемая)Example 1.6 (a method close to the proposed, but the acid concentration is lower than the claimed)
К 50 см3 исходного раствора приливают при перемешивании 25 см3 азотной кислоты с концентрацией 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 4,0 г-экв/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,5 г катионита Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в H+-форме. Смесь перемешивают в течение 8 часов, катионит отделяют от раствора, после чего измеряют содержание железа в растворе. Полученные результаты приведены в табл.1.To 50 cm 3 the initial solution is poured with stirring 25 cm 3 nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / dm 3 . The resulting solution with a concentration of 4.0 geq / dm 3 of nitric acid was placed in a glass flask and 0.5 g of Purolite S957 cation exchanger containing phosphonic acid functional groups was added in the H + form. The mixture is stirred for 8 hours, the cation exchange resin is separated from the solution, after which the iron content in the solution is measured. The results are shown in table 1.
Из приведенных данных следует, что при доведении кислотности раствора соли (нитрата) алюминия до концентрации кислоты (азотной) 4,5-5,5 г-экв/л достигаются наиболее высокие значения коэффициентов очистки, т.е. обеспечивается наиболее эффективная очистка раствора от железа, повышение концентрации кислоты сверх указанных пределов не приводит к улучшению результатов очистки, а при уменьшении кислотности раствора ниже указанных пределов значения коэффициентов очистки, а следовательно, и эффективность очистки снижаются.From the above data it follows that when adjusting the acidity of the aluminum salt (nitrate) solution to an acid (nitric) concentration of 4.5-5.5 g-eq / l, the highest purification factors are achieved, i.e. the most effective cleaning of the solution from iron is ensured, an increase in the acid concentration above the specified limits does not improve the cleaning results, and when the acidity of the solution decreases below the specified limits, the cleaning coefficients and, consequently, the cleaning efficiency are reduced.
2. Примеры реализации способа в части десорбции железа - эксперименты по десорбции железа (в динамических условиях) для обоснования концентрации десорбирующего раствора2. Examples of the method in terms of iron desorption - experiments on iron desorption (in dynamic conditions) to justify the concentration of the desorption solution
Во всех экспериментах, описанных в примерах 2.1-2.5, катионит Purolite S957 был насыщен железом(III) следующим образом. В колонки вместимостью 15 см3 (H:D=25:1) загружали по 3,3 г (10 см3) катионита Purolite S957, содержащего фосфоновокислые функциональные группы, в Н+-форме. В каждом эксперименте через каждую колонку со скоростью 1,0 см3/мин пропускали по 1800 см3 1,5 М раствора нитрата алюминия с концентрацией железа 0,11 г/дм3, подкисленного азотной кислотой до ее концентрации 5,5 г-экв/дм3. Проскок по железу достигнут не был. После этого колонки с катионитом промывали дистиллированной водой. Общее количество сорбированного железа в каждом эксперименте составляло по 184,8 мг.In all the experiments described in examples 2.1-2.5, the Purolite S957 cation exchanger was saturated with iron (III) as follows. Columns with a capacity of 15 cm 3 (H: D = 25: 1) were loaded with 3.3 g (10 cm 3 ) of Purolite S957 cation exchanger containing phosphonic acid functional groups in the H + form. In each experiment, 1800 cm 3 of a 1.5 M solution of aluminum nitrate with an iron concentration of 0.11 g / dm 3 acidified with nitric acid to a concentration of 5.5 g-equiv was passed through each column at a speed of 1.0 cm 3 / min / dm 3 . A breakthrough in iron was not achieved. After that, the cation exchange resin columns were washed with distilled water. The total amount of sorbed iron in each experiment was 184.8 mg.
Пример 2.1. (Предлагаемый способ). Десорбцию поглощенного железа из насыщенного катионита проводят путем пропускания через колонку раствора фосфорной кислоты концентрации 3,5 моль/дм3 с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа.Example 2.1 (The proposed method). The desorption of absorbed iron from saturated cation exchange resin is carried out by passing a concentration of 3.5 mol / dm 3 with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min through a column of phosphoric acid solution. The solution at the column outlet is monitored for iron content.
Пример 2.2. (Предлагаемый способ). Десорбцию поглощенного железа проводят путем пропускания через колонку раствора фосфорной кислоты концентрации 5,3 моль/дм3 с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа.Example 2.2 (The proposed method). The desorption of absorbed iron is carried out by passing through a column of a solution of phosphoric acid at a concentration of 5.3 mol / dm 3 with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet is monitored for iron content.
Пример 2.3. (Предлагаемый способ). Десорбцию поглощенного железа проводят путем пропускания через колонку раствора фосфорной кислоты концентрации 4,1 моль/дм3 с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа.Example 2.3 (The proposed method). The desorption of absorbed iron is carried out by passing through a column of a solution of phosphoric acid at a concentration of 4.1 mol / dm 3 with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet is monitored for iron content.
Пример 2.4. (Способ, близкий к предлагаемому, но концентрация фосфорной кислоты выше, чем заявляемая). Десорбцию поглощенного железа проводят путем пропускания через колонку раствора фосфорной кислоты концентрации 6,5 моль/дм3 с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа.Example 2.4 (A method close to the proposed, but the concentration of phosphoric acid is higher than the claimed). The desorption of absorbed iron is carried out by passing a concentration of 6.5 mol / dm 3 with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min through a column of phosphoric acid solution. The solution at the column outlet is monitored for iron content.
2.5. (Способ, близкий к предлагаемому, но концентрация фосфорной кислоты ниже, чем заявляемая). Десорбцию поглощенного железа проводят путем пропускания через колонку раствора фосфорной кислоты концентрации 3,0 моль/дм3 с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа.2.5. (A method close to the proposed, but the concentration of phosphoric acid is lower than the claimed). The desorption of absorbed iron is carried out by passing through a column of a solution of phosphoric acid at a concentration of 3.0 mol / dm 3 with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet is monitored for iron content.
Пример 2.6. (Способ, близкий к предлагаемому, но концентрация фосфорной кислоты ниже, чем заявляемая). Десорбцию поглощенного железа проводят путем пропускания через колонку раствора фосфорной кислоты концентрации 2,0 моль/дм3 с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа.Example 2.6. (A method close to the proposed, but the concentration of phosphoric acid is lower than the claimed). The desorption of absorbed iron is carried out by passing a concentration of 2.0 mol / dm 3 with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min through a column of phosphoric acid solution. The solution at the column outlet is monitored for iron content.
Результаты представлены в табл.2.The results are presented in table.2.
Из приведенных данных следует, что лучшие результаты по десорбции железа (максимальная его концентрация в десорбатах при минимальном объеме фосфорной кислоты) достигаются при концентрации десорбирующего раствора 3,5-5,3 моль/л. При концентрации фосфорной кислоты ниже указанных пределов десорбция проходит недостаточно эффективно (велик объем раствора, который необходимо пропустить через катионит для десорбции железа и, соответственно, низка концентрация железа в десорбатах). Увеличение концентрации сверх заявленных пределов не приводит к повышению эффективности десорбции железа.From the above data it follows that the best results in desorption of iron (its maximum concentration in desorbates with a minimum volume of phosphoric acid) are achieved at a desorption solution concentration of 3.5-5.3 mol / L. At a concentration of phosphoric acid below the specified limits, desorption is not effective enough (the volume of the solution that must be passed through cation exchange resin to desorb iron is large and, accordingly, the iron concentration in the desorbates is low). An increase in the concentration above the stated limits does not lead to an increase in the efficiency of iron desorption.
3. Примеры полной реализации способа (сорбция-десорбция железа в динамической режиме)3. Examples of the full implementation of the method (sorption-desorption of iron in dynamic mode)
Пример 3.1. (предлагаемый способ). В колонку вместимостью 15 см3 (H:D=25:1) загружают 3,3 г (10 см3) катионита Purolite S957 в H+-форме. К 1000 см3 1,5 М раствора нитрата алюминия с содержанием железа 0,2 г/дм3 приливают при перемешивании 800 см3 азотной кислоты с концентрацией 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 5,5 г-экв/дм3 пропускают через колонку с катионитом с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа. После насыщения железом колонку промывают дистиллированной водой и десорбируют железо путем пропускания через колонку 3,5 М раствора фосфорной кислоты.Example 3.1 (proposed method). A column of 15 cm 3 (H: D = 25: 1) was charged with 3.3 g (10 cm 3 ) of Purolite S957 cation exchanger in the H + form. To 1000 cm 3 1.5 M solution of aluminum nitrate with an iron content of 0.2 g / DM 3 pour with stirring 800 cm 3 nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / DM 3 . The resulting solution with a nitric acid concentration of 5.5 g-equiv / dm 3 was passed through a cation exchange column with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet is monitored for iron content. After saturation with iron, the column is washed with distilled water and the iron is stripped by passing through the column a 3.5 M phosphoric acid solution.
Пример 3.2. (предлагаемый способ). Проводят те же операции, которые описаны в п.3.1, за исключением того, что подкисление раствора ведется до достижения концентрации азотной кислоты 4,5 моль/дм3.Example 3.2. (proposed method). The same operations are carried out as described in clause 3.1, except that the solution is acidified until a nitric acid concentration of 4.5 mol / dm 3 is reached.
Пример 3.3. (предлагаемый способ). В колонку вместимостью 15 см3 (H:D=25:1) загружают 3,3 г (10 см3) катионита Purolite S957 в H+-форме. К 1000 см3 1,5 М раствора нитрата алюминия с содержанием железа 0,2 г/дм3 приливают при перемешивании 800 см3 азотной кислоты с концентрацией 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 5,5 моль/дм3, пропускают через колонку с катионитом с объемной скоростью 1,0 см3/мин (1-й цикл). После насыщения железом колонку промывают дистиллированной водой и десорбируют железо путем пропускания через колонку 3,5 М раствора фосфорной кислоты. Колонку с катионитом промывают дистиллированной водой и вновь пропускают через нее раствор нитрата алюминия, смешанный с азотной кислотой, как было описано ранее (2-й цикл). Раствор на выходе из колонки контролируют на содержание железа в растворе. Результаты, полученные во 2-м цикле очистки, т.е. очистки на катионите после его регенерации, приведены в табл.3.Example 3.3 (proposed method). A column of 15 cm 3 (H: D = 25: 1) was charged with 3.3 g (10 cm 3 ) of Purolite S957 cation exchanger in the H + form. To 1000 cm 3 1.5 M solution of aluminum nitrate with an iron content of 0.2 g / DM 3 pour with stirring 800 cm 3 nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / DM 3 . The resulting solution with a nitric acid concentration of 5.5 mol / dm 3 is passed through a cation exchange column with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min (1st cycle). After saturation with iron, the column is washed with distilled water and the iron is stripped by passing through the column a 3.5 M phosphoric acid solution. The cation exchange resin column is washed with distilled water and aluminum nitrate solution mixed with nitric acid is again passed through it, as described previously (2nd cycle). The solution at the column outlet is monitored for the iron content of the solution. The results obtained in the 2nd cleaning cycle, i.e. purification on cation exchanger after its regeneration, are given in table.3.
Пример 3.4. (предлагаемый способ). В колонку вместимостью 15 см3 (H:D=25:1) загружают 3,3 г (10 см3) катионита Purolite S957 в H+-форме. К 1400 см3 1,5 М раствора нитрата алюминия с содержанием железа 0,2 г/дм3 приливают при перемешивании 1120 см3 азотной кислоты с концентрацией 12,2 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по азотной кислоте 5,5 г-экв/дм3 пропускают через колонку с катионитом с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки периодически контролировался на содержание железа. После насыщения железом колонку промывают дистиллированной водой и десорбируют железо путем пропускания через колонку 3,5 М раствора фосфорной кислоты.Example 3.4. (proposed method). A column of 15 cm 3 (H: D = 25: 1) was charged with 3.3 g (10 cm 3 ) of Purolite S957 cation exchanger in the H + form. To 1400 cm 3 of a 1.5 M solution of aluminum nitrate with an iron content of 0.2 g / dm 3, 1120 cm 3 of nitric acid with a concentration of 12.2 g-equiv / dm 3 are poured with stirring. The resulting solution with a nitric acid concentration of 5.5 g-equiv / dm 3 was passed through a cation exchange column with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet was periodically monitored for iron content. After saturation with iron, the column is washed with distilled water and the iron is stripped by passing a 3.5 M phosphoric acid solution through the column.
Пример 3.5. (предлагаемый способ). В колонку вместимостью 15 см3 (H:D=25:1) загружают 3,3 г (10 см3) катионита Purolite S957 в H+-форме. К 1400 см3 1,0 М раствора сульфата алюминия с содержанием железа 0,2 г/дм3 приливают при перемешивании 250 см3 серной кислоты с концентрацией 35,0 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по серной кислоте 5,3 г-экв/дм3 пропускают через колонку с катионитом с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки периодически контролировался на содержание железа. После насыщения железом колонку промывают дистиллированной водой и десорбируют железо путем пропускания через колонку 3,5 М раствора фосфорной кислоты.Example 3.5 (proposed method). A column of 15 cm 3 (H: D = 25: 1) was charged with 3.3 g (10 cm 3 ) of Purolite S957 cation exchanger in the H + form. To 1400 cm 3 of a 1.0 M solution of aluminum sulfate with an iron content of 0.2 g / dm 3, 250 cm 3 of sulfuric acid with a concentration of 35.0 g-equiv / dm 3 are poured with stirring. The resulting solution with a concentration of sulfuric acid of 5.3 g-eq / dm 3 is passed through a cation exchange column with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet was periodically monitored for iron content. After saturation with iron, the column is washed with distilled water and the iron is stripped by passing through the column a 3.5 M phosphoric acid solution.
Пример 3.6. (предлагаемый способ). В колонку вместимостью 15 см3 (H:D=25:1) загружают 3,3 г (10 см3) катионита Purolite S957 в H+-форме. К 1400 см3 1,0 М раствора сульфата алюминия с содержанием железа 0,2 г/дм3 приливают при перемешивании 210 см3 серной кислоты с концентрацией 35,0 г-экв/дм3. Полученный раствор с концентрацией по серной кислоте 4,6 г-экв/дм3, пропускают через колонку с катионитом с объемной скоростью 1,0 см3/мин. Раствор на выходе из колонки периодически контролировался на содержание железа. После насыщения железом колонку промывают дистиллированной водой и десорбируют железо путем пропускания через колонку 3,5 М раствора фосфорной кислоты.Example 3.6 (proposed method). A column of 15 cm 3 (H: D = 25: 1) was charged with 3.3 g (10 cm 3 ) of Purolite S957 cation exchanger in the H + form. To 1400 cm 3 of a 1.0 M solution of aluminum sulfate with an iron content of 0.2 g / dm 3, 210 cm 3 of sulfuric acid with a concentration of 35.0 g-equiv / dm 3 are poured with stirring. The resulting solution with a concentration of sulfuric acid of 4.6 g-equiv / dm 3 is passed through a cation exchange column with a bulk velocity of 1.0 cm 3 / min. The solution at the column outlet was periodically monitored for iron content. After saturation with iron, the column is washed with distilled water and the iron is stripped by passing a 3.5 M phosphoric acid solution through the column.
Результаты приведены в табл.3.The results are shown in table.3.
4. Пример очистки по способу, выбранному за прототип4. An example of purification according to the method selected for the prototype
50 см3 1,5 М раствора нитрата алюминия с содержанием железа 0,2 г/дм3 помещают в стеклянную колбу и добавляют 0,33 г (0,5 см3) нитратного крокуса (20-кратный избыток по отношению к железу, содержащемуся в растворе, как это приведено в прототипе). Смесь кипятят в течение одного часа, после чего раствор отделяют от сорбента и определяют концентрацию железа в растворе. Результаты также приведены в табл.3.50 cm 3 of a 1.5 M solution of aluminum nitrate with an iron content of 0.2 g / dm 3 is placed in a glass flask and 0.33 g (0.5 cm 3 ) of nitrate crocus is added (20-fold excess with respect to the iron contained in solution, as shown in the prototype). The mixture is boiled for one hour, after which the solution is separated from the sorbent and the concentration of iron in the solution is determined. The results are also shown in table.3.
Из приведенных результатов видно, что применение предлагаемого способа позволяет при очистке растворов солей алюминия от железа в ~2-3 раза повысить степень очистки солей алюминия от железа и в ~3-4 раза повысить выход очищенной соли с единицы массы ионита при одновременном решении вопроса регенерации сорбента и его многократного использования.From the above results, it can be seen that the application of the proposed method allows, when cleaning solutions of aluminum salts from iron, to increase the degree of purification of aluminum salts from iron by a factor of ~ 2–3 and increase the yield of purified salt per unit mass of ion exchanger by a factor of ~ 3–4 while solving the problem of regeneration sorbent and its multiple use.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102727/05A RU2489353C2 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Method of purifying aluminium salts from iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102727/05A RU2489353C2 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Method of purifying aluminium salts from iron |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011102727A RU2011102727A (en) | 2012-07-27 |
| RU2489353C2 true RU2489353C2 (en) | 2013-08-10 |
Family
ID=46850428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102727/05A RU2489353C2 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Method of purifying aluminium salts from iron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2489353C2 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1219359A (en) * | 1967-06-05 | 1971-01-13 | Armour Ind Chem Co | Process for separating iron from aluminum |
| SU279604A1 (en) * | 1968-10-21 | 1975-05-05 | Химико-Металлургический Институт Ан Казахской Сср | The method of purification of aluminum salts of iron compounds |
| RU2000141C1 (en) * | 1992-02-05 | 1993-09-07 | Виталий Витальевич Милютин | Method for ion-exchange removal of metal ions from solutions |
| SU548984A1 (en) * | 1974-07-23 | 1994-02-15 | А.В. Смирнов | Method of obtaining phosphon-acid cationites |
| US5449462A (en) * | 1991-12-20 | 1995-09-12 | Arch Development Corp. | Phosphonic acid based exchange resins |
| WO1996038220A1 (en) * | 1995-05-30 | 1996-12-05 | The Regents Of The University Of California | Process for recovery of metal ions |
| US5582737A (en) * | 1995-11-07 | 1996-12-10 | Eichrom Industries, Inc. | Ion exchange and regeneration process for separation and removal of iron (III) ions from aqueous sulfuric acid metal ion-containing solutions |
| RU2202516C1 (en) * | 2002-04-29 | 2003-04-20 | Калиниченко Иван Иванович | Method of production of aluminum oxide |
-
2011
- 2011-01-25 RU RU2011102727/05A patent/RU2489353C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1219359A (en) * | 1967-06-05 | 1971-01-13 | Armour Ind Chem Co | Process for separating iron from aluminum |
| SU279604A1 (en) * | 1968-10-21 | 1975-05-05 | Химико-Металлургический Институт Ан Казахской Сср | The method of purification of aluminum salts of iron compounds |
| SU548984A1 (en) * | 1974-07-23 | 1994-02-15 | А.В. Смирнов | Method of obtaining phosphon-acid cationites |
| US5449462A (en) * | 1991-12-20 | 1995-09-12 | Arch Development Corp. | Phosphonic acid based exchange resins |
| RU2000141C1 (en) * | 1992-02-05 | 1993-09-07 | Виталий Витальевич Милютин | Method for ion-exchange removal of metal ions from solutions |
| WO1996038220A1 (en) * | 1995-05-30 | 1996-12-05 | The Regents Of The University Of California | Process for recovery of metal ions |
| US5582737A (en) * | 1995-11-07 | 1996-12-10 | Eichrom Industries, Inc. | Ion exchange and regeneration process for separation and removal of iron (III) ions from aqueous sulfuric acid metal ion-containing solutions |
| RU2202516C1 (en) * | 2002-04-29 | 2003-04-20 | Калиниченко Иван Иванович | Method of production of aluminum oxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011102727A (en) | 2012-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109847691A (en) | A kind of lanthanum iron modified zeolite dephosphorization adsorbent and the preparation method and application thereof | |
| TWI554473B (en) | Method for reducing cesium ions | |
| JP2013516180A5 (en) | ||
| CN102417194A (en) | Method for deeply removing magnesium through chelating resin for extracting lithium from salt lake brine | |
| CA3167773A1 (en) | Ion exchange system and method for conversion of aqueous lithium solution | |
| Lokshin et al. | Processing of phosphodihydrate to separate rare-earth elements and obtain gypsum free from phosphates and fluorides | |
| CN102430266A (en) | Method for purifying liquid with vanadium and method for preparing ammonium metavanadate and vanadium oxide | |
| WO2005102993A1 (en) | Process for purification of aqueous acid solutions | |
| RU2603418C1 (en) | Method of extracting scandium and rare-earth elements from red mud | |
| RU2489353C2 (en) | Method of purifying aluminium salts from iron | |
| RU2528692C2 (en) | Method of extracting rare-earth elements from wet-process phosphoric acid when processing khibiny apatite concentrates | |
| KR20180068958A (en) | Method for producing purified aqueous silicate solution | |
| CN105664845A (en) | Compound adsorbent for absorbing rubidium ions as well as preparation method and application of compound adsorbent | |
| ES2861055T3 (en) | Process that uses ion exchange resins for the treatment of wastewater derived from the production of purified terephthalic acid | |
| RU2544731C2 (en) | Method of extracting rare earth elements from extraction phosphoric acid | |
| RU2545337C2 (en) | Method of extracting rare-earth elements from wet-process phosphoric acid | |
| CN103755060B (en) | Dissolving-out slurry separation washing method used in coal ash acid-process aluminium oxide production process | |
| RU2453368C1 (en) | Method for sorption extraction of iron from nitrate salt solutions | |
| CN102795637B (en) | A kind of exchange method of modifying reducing sodium oxide content in type ZSM 5 molecular sieve | |
| CN101085731B (en) | Method for reclaiming oxalic acid from terramycin purification liquid | |
| RU2427535C1 (en) | Method of extracting rhenium from molybdenum-containing solutions | |
| CN103623616B (en) | A kind of ion-exchange process | |
| CN101085749A (en) | Method for separating terramycin | |
| CN113174499B (en) | Enrichment and recovery method of trace rhenium in extremely-low-concentration dilute solution | |
| RU2709369C1 (en) | Method of processing hydrolytic sulfuric acid |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140126 |