SU1473835A1 - Способ извлечени стронци из высокоминерализованных растворов с рН 7-10 - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химической технологии, конкретно к извлечению стронци  из природных высокоминерализованных вод, продуктов их переработки, сточных вод предпри тий, использующих высокоминерализованные природные воды, дл  очистки этих растворов от стронци  и его последующего использовани  и позвол ет на 40% повысить степень его извлечени . Сущность способа заключаетс  в том, что обрабатываемый раствор с PH 7-10 пропускают через карбоксильный катионит в противоточной колонне, концентриру  стронций и очища  от кальци , вытесн ют стронций из обработанного ионита раствором смеси хлоридов натри  и кальци  с концентраци ми, равными концентраци м натри  и двухзар дных ионов в обрабатываемом растворе. Затем ионит регенерируют 2,5-2,6 н.растворами хлорида или карбоната натри . 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

1

Изобретение относитс  к химической технологии , конкретно к ионообменным способам извлечени  стронци ,  вл ющегос  микрокомпонентом высокоминерализованных растворов , содержащих натрий и кальций, и может быть использовано при извлечении стронци  из природных высокоминерализованных вод, продуктов их переработки, сточных вод предпри тий, использующих высокоминерализованные природные воды, и других высокоминерализованных растворов дл  очистки этих растворов от стронци  и дл  его последующего использовани .

Целью изобретени   вл етс  повышение степени извлечени  стронци .

На чертеже приведена схема предлагаемого способа извлечени  стронци .

Разделительную противоточную колонну 1 питают ионитом в натриевой форме и

раствором, содержащим ионы стронци , кальци  и натри . В колонне осуществл ют непрерывное противоточное разделение смеси стронци  и кальци  на плотном слое ионита по типу фронтальной хроматографии с накоплением и концентрированием ионов стронци . Из колонны непрерывно или периодически в виде продукта отбирают раствор или ионит, содержащие сконцентрированный стронций и натрий без кальци  или с небольшой его примесью, и направл ют на выделение стронци  известными способами , например осаждением в виде карбоната .

Выход щий из колонны раствор хлорида натри  с минимальной примесью двух- зар дных ионов далее используют дл  выделени  хлорида натри  или дл  регенерации ионита.

3 1

со оо оо ел

Выход щий из разделительной колонны 1 ионит, содержащий ионы стронци , кальци  и натри  с несколько уменьшенной долей стронци  по отношению к кальцию, направл ют в десорбционную противоточ- ную колонну 2 в которой осуществл ют вытеснение стронци  пропусканием раствора смеси ионов кальци  и натри  через плотный слой ионита.

В используемом дл  вытеснени  растворе концентраци  хлорида натри  равна концентрации NaCi в обрабатываемом растворе , а концентраци  кальци  близка к суммарной концентрации кальци  и стронци  в обрабатываемом растворе.

Выход щий из колонны 2 раствор, содержащий вытесн емые из ионита ионы стронци , а также натри  и кальци  с соотношением трех компонентов, близким к соотношению компонентов в исходном поступающем на переработку растворе, возвращают в разделительную колонну 1.

Выход щий из колонны 2 ионит содержит ионы натри  и кальци  с соотношением, близким к соотношению натри  и двухразр дных ионов в ионите, обрабатываемом в колонне 1.

Обработанный в колонне 2 ионит регенерируют . Регенераци  ионита заключаетс  в замещении ионов кальци  на натрий и может быть осуществлена пропусканием избытка хлорида натри  в противоточной колонне или колонне с неподвижным слоем ионита, или карбонатом натри  с образованием труднорастворимого и легко отмываемого от ионита осадка карбоната кальци  в статическом реакторе с перемешиванием, или в колонне со взвешенным слоем ионита, или способом , комбинирующим указанные способы: значительную часть кальци  из ионита вымывают раствором NaCl (вышедшим из колонны 1), а затем ионит дорегенерируют раствором соды. При использовании дл  регенерации раствора хлорида натри  часть образующегос  раствора NaCl и СаСЬ после соответствующей корректировки содержани  кальци  используют в качестве вытеснител  в колонне 2.

Пример 1. Выделение стронци  из раствора , содержащего 0,01 н. SrCl2, 0,07 н. СаС12 и 2,5 н. NaCl с рН 7-10, на катиони- те КБ-4.

Используют противоточные колонны диаметром 25 мм и высотой 400 см с поочередным движением ионита сверху вниз и раствора снизу вверх со скоростью 12-25 мл/мин. Процесс осуществл ют на катионите КБ-4 в № -форме зернением 0,25-0,5 мм. В первую колонну подают ионит и обрабатываемый раствор, содержащий стронций. Соотношение потоков уводимых из колонны ионита и раствора подбирают таким, чтобы передн   граница сорбционного фронта двух- зар дных ионов оставалась на рассто нии 30-80 см от верхнего кра  колонны, не выход  из нее. Из колонны выходит раствор 2,58 н. NaCl, содержание SrCb и СаСЬ в котором менее н. В колонне происходит концентрирование стронци  и одновременна  очистка от кальци .

После пропускани  50 л раствора (при этом из колонны выходит 2,5 л ионита) в колонне образуетс  прот женна  зона, занимающа  значительную ее часть, в котоQ рой раствор содержит стронций с концентрацией 0,04 н. и натрий с концентрацией 2,5 н., а концентраци  кальци  не превышает 0,002 н., а в ионите стронций и натрий занимают соответственно 16 и 85% его емкости. Из этой зоны непрерывно или

5 периодически выводитс  с раствором или ионитом смесь сконцентрированного стронци  с натрием указанных составов.

Производительность составл ет 4,5- 9 мг-экв стронци  в 1 ч (190-400 мг стронци  в 1 ч).

® Выводимый из первой колонны ионит, состав которого близок к равновесному с исходным раствором смеси NaCl, СаСЬ и SrCb, направл ют во вторую противоточ- ную колонну, по принципу и услови м ра5 боты аналогичную первой, в которой стронций вытесн ют пропусканием через ионит раствора смеси 2,5 н. NaCl и 0,073 н СаСЬ.

Из колонны на верхнем ее конце выво0 д т раствор смеси NaCl, СаСЬ и ЗгСЬ с концентраци ми, близкими к концентраци м в исходном обрабатываемом растворе. Этот раствор направл ют на подпитывание первой разделительной колонны.

Выводимый из колонны ионит, содержа5 ние натри , кальци  и стронци  в котором соответственно 50, 50 и сО, 1% от обменной емкости, регенерируют, замеща  кальций на натрий.

Степень извлечени  стронци  составл ет более 98%.

0 Пример 2. Регенераци  ионита карбонатом натри .

Этот и следующий примеры иллюстрируют , как осуществить регенерацию ионита, необходимого дл  проведени  процесса,

5 описанного в примере 1.

0,5 л ионита, содержащего 50% натри , 50% кальци  и 0,1% стронци  (содержание от обменной емкости), обрабатывают в статическом реакторе с перемешиванием 3 л насыщенного раствора каро боната натри . Образующийс  осадок карбоната кальци  отмывают от ионита регенерирующим раствором, раствор отфильтровывают от осадка и возвращают на регенерацию ионита. После четырех-п тикратной обработки ионита насыщенным раствором

5 карбоната натри , циркулирующим в указанном цикле регенерации, ионит переходит в №+-форму. Образуетс  45 г карбоната кальци .

Отрегенерированный ионит промывают раствором хлорида натри , полученным в разделительной колонне (колонна 1).

Пример 3. Регенераци  ионита растворами хлорида натри  и карбоната натри ,

Ионит, содержащий 50% натри , 50% кальци  и 0,1 % стронци  (содержание от обменной емкости), в противоточ- ной колонне, по конструкции, принципу и услови м работы аналогичной описанным в примере 1, обрабатывают 2,5 н. раствором хлорида натри , полученным в разделительной колонне 1 в примере 1, с соотношением потоков фаз 20 л раствора на 1 л исходной суспензии ионита. Из колонны выходит раствор, среднее содержание каль- ци  в котором составл ет 0,5 н., и ионит в смешанной натрий-кальциевой форме, содержащий 20% (от полной обменной емкости ) кальци .

Далее этот ионит обрабатывают в ста- тическом реакторе насыщенным раствором карбоната натри  (услови  обработки те же, что и в примере 2), перевод  его в №+-форму.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет непрерывно извлекать более 98% стронци  из высокоминерализованных растворов , содержащих в качестве макрокомпонентов хлориды натри  и кальци , и осуществл ть практически полную очистку этих растворов от стронци . Извлекаемый стронций получаетс  в виде раствора, содержащего сконцентрированный хлорид стронци  и хлорид натри  и очищенного от кальци . При этом в качестве побочных продуктов получаютс  раствор хлорида натри , очищенный от двухзар дных ионов , а также карбонат кальци .

Пример 4. Регенераци  ионита раствором хлорида натри .

Ионит, содержащий 50% натри , 50% кальци  и 0,1% стронци  (содержание от отменной емкости), в противоточ- ной колонне, по конструкции, принципу и услови м работы аналогичной описанной в примере 1, обрабатывают 2,58 н. раствором хлорида натри  при соотношении потоков фаз 40 л раствора на 1 л суспензии ионита (средн   объемна  скорость ионита 75 мл/ч, раствора 3,0 л/ч).

Из колонны выходит раствор, средн   концентраци  кальци  в котором составл ет 0,035 н., и ионит, степень регенерации которого составл ет 96%.

5

0

5

0

0

5

Пример 5. Выводимый из колонны 1 ионит, равновесный с исходным обрабатываемым раствором смеси 2,5 н. хлорида натри , 0,07 н. хлорида кальци  и 0,01 н. хлорида стронци  с рН 8,5, направл ют в противо- точную колонну, принцип работы и параметры которой аналогичны описанным в примере 1. Через ионит в колонне пропускают раствор смеси 2,5 н. хлорида натри  и 0,080 н. хлорида кальци . Ионит, выводимый из колонны , содержит соответственно 50% (от обменной емкости) ионов натри , 50% ионов кальци  и менее 0,1% стронци  (содержание стронци  меньше чувствительности пламенно-фотометрического метода анализа вытесненного из ионита раствора). На верхнем конце колонны выходит раствор смеси хлоридов натри , кальци  и стронци  с концентраци ми, совпадающими с концентраци ми этих компонентов (в пределах точности пламенно-фотометрического метода анализа) в исходном обрабатываемом растворе . Этот раствор добавл ют к растворх, подаваемому в колонну 1. Степень извлечени  стронци  составл ет более 98%.

Как видно из приведенных примеров, проведение способа извлечени  стронци  в предлагаемом режиме позвол ет непрерывно извлекать более 98% сронци  из высокоминерализованных растворов, что на 40% превышает показатели известного способа.

Кроме того, данный способ позвол ет снизить расходы кислоты и щелочи на регенерацию сорбентов.

Claims (2)

1.Способ извлечени  стронци  из высокоминерализованных растворов с рН 7-10, содержащих натрий и кальций, включающий их пропускание через карбоксильный катионит в противоточны.х колоннах, элюи- рование стронци  из катионита и его регенерацию , отличающийс  тем, что, с целью повышени  степени извлечени  стронци , элюирование стронци  ведут раствором смеси хлорида натри  и кальци  концентраци ми , равными концентраци м натри , стронци  и кальци  в исходном растворе , после чего элюат смешивают с исходным раствором, регенерацию катионита ведут насыщенным раствором хлорида или карбоната натри .

2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что регенерацию ведут 2,5-2,6 н. раствором карбоната или хлорида натри .

Питание рост- вор НаС1+СаС1г + Srrts

Ионит RHa

Pacm6op Had

f

Раствор

MaCl CaClz+SrClz

Рег енераци.о«н«е omKodfrt, содержание Cot+

ф/Ъсрво, /VaClf + CrtW

Регенериру - тщцй pacm /

8op