селективное извлечение молибдена (vi) из растворов катионов тяжелых металлов

Формула изобретения

Способ извлечения молибдена (VI) из растворов катионов тяжелых металлов, включающий сорбцию молибдена (VI) при величине рН раствора, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов тяжелых металлов, на сорбенте, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют активированный костный уголь.

Описание изобретения к патенту

Способ селективного извлечения молибдена (VI) из растворов катионов тяжелых металлов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков и для переработки отходов цветных металлов, содержащих молибден (VI).

Известно, что из водных растворов можно выделить молибден в виде трисульфида [Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов. М.: Металлургия. - 1993. С.307-311].

Недостатком способа является то, что наряду с молибденом осаждаются другие нерастворимые примеси.

Известны способы извлечения молибдена (VI) [патент 2247166 РФ, МПК C22B 34/34, 3/24, опубл. 27.02.05] из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов, включающие сорбцию молибдена (VI) на анионите.

Недостатком способов является то, что неизвестны оптимальные условия извлечения молибдена (VI) на активированном костном угле из растворов, содержащих катионы тяжелых металлов.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение эффективного и экономичного способа селективного извлечения ионов молибдена (VI) из водного раствора катионов тяжелых металлов.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является высокая селективность извлечения ионов молибдена (VI) при одновременной простоте и экономичности, а также сокращении стадий получения чистого молибдена.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе извлечения молибдена (VI) из растворов катионов тяжелых металлов, включающем сорбцию молибдена (VI) при величине рН раствора, меньшей величины рН гидролитического осаждения катионов тяжелых металлов, на сорбенте, а в качестве сорбента использовали активированный костный уголь.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг.1 и 2 и в табл.1 и 2 даны зависимости остаточной концентрации Mo (VI), ОЕ, мг/г - обменной емкости сорбента, в мг сорбируемого иона металла на 1 г сорбента, в данный момент времени и COE, мг/г - сорбционной обменной емкости в равновесном состоянии от величины рН, времени сорбции и способа предварительной обработки сорбента.

Использованный в исследованиях активированный уголь (АУ) получен карбонизацией костей домашних животных (отход мясоперерабатывающей промышленности) с последующей активацией водяным паром.

Влажность - 14.5%, зольность - 2.5%.

Фракционный состав АУ:

Размер частиц, мм	+2,2	+2,0	+0,8	+0,315	+0,125	+0,08
% массовый	1,4	57,6	28,8	11,0	1,0	0,2

По данным спектрального анализа основными неорганическими компонентами АУ являются Ca, Mg и др.

Сорбцию из раствора осуществляли в статических условиях при непрерывном перемешивании. В процессе сорбции поддерживали заданное значение рН растворов нейтрализацией кислотой HCl или щелочью NaOH. Предварительно сорбент в течение суток выдерживали в 0,1 н растворах HCl (кислая обработка), либо в дистиллированной воде (водная обработка). Объем раствора 100 см³, масса сухого сорбента 1 г.

Концентрацию ионов Mo (VI) определяли на фотоколориметре марки КФК-3, кислотно-основные характеристики раствора контролировали рН-метром марки рН-121. В процессе сорбции проводили коррекцию заданного значения рН при непрерывном перемешивании.

Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Однако для большей гарантии достижения равновесия контакт сорбента и раствора осуществляли не менее суток. Для поддержания заданного значения рН раствора в процессе сорбции в качестве нейтрализаторов использовали растворы NaOH и HCl. Заданное значение pH поддерживали в течение 2 часов от начала сорбции нейтрализацией раствора, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно.

Сорбцию осуществляли при комнатной температуре.

Используя значения концентраций ионов молибдена в водном растворе исходном и после сорбции, рассчитывали емкость сорбента, мг/г.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1 (фиг.1, табл.1)

Сорбент в течение суток выдерживали в дистиллированной воде.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 0,80-0,97 Mo; 9,18 Cu, или 12,32 Co, или 14,93 Ni.

Сорбцию осуществляли при рН=2,5.

На фиг.1 дана зависимость от времени, мин, остаточной концентрации Mo (VI), мг/дм³ , из раствора, содержащего: катион Cu (II) - кривая Cu, или катион Co (II) - кривая Co, или катион Ni - кривая Ni.

В табл.1 дано извлечение ионов Mo (VI) и Me (II), где Me=Cu, Co, Ni.

Пример 2 (фиг.2, табл.2)

Сорбент в течение суток выдерживали в 0,1 н растворе HCl.

Исходный раствор содержал, г/дм³: 0,80-0,97 Mo; 9,18 Cu, или 12,32 Co, или 14,93 Ni.

Сорбцию осуществляли при рН=2,5.

На фиг.2 дана зависимость от времени, мин, остаточной концентрации Мо (VI), мг/дм³ , из раствора, содержащего: катион Сu (II) - кривая Cu, или катион Co (II) - кривая Co, или катион Ni - кривая Ni.

В табл.2 дано извлечение ионов Mo (VI) и Me (II), где Me=Cu, Co, Ni.

Из данных фиг.1 и 2 и табл.1 и 2 следует, что через 70 мин сорбции извлечение катионов Me (II) незначительно и находится в пределах 0,2-0,7 мас.%, а извлечение аниона Mo (VI) - в пределах 50-68 мас.%, СОЕ=48-65 мг/г. Предварительная обработка АУ слабо влияет на результаты сорбции.

По сравнению с прототипом предлагаемый эффективный и экономичный способ обеспечивает селективное извлечение ионов молибдена (VI) из водного раствора катионов тяжелых металлов.

Таблица 1
Время, мин	Концентрация Mo (VI), мг/дм3	ОЕ, мг/г Mo (VI)	Концентрация Me (II), г/дм3	Извлечение, мас.%
Mo (VI)	Me (II)
Раствор CuSO4 и Na2MoO4
0	807	-	9,18	-	-
5	592	22	-	-	-
10	541	27	-	-	-
30	478	33	-	-	-
60	377	43	-	-	-
78	327	48	9,12	59,5	0,7
1440	331	48	-	-	-
Раствор CoSO4 и Na2MoO4
0	956	-	12,32	-	-
5	893	5	-	-	-
10	589	37	-	-	-
30	343	61	-	-	-
60	334	62	-	-	-
78	303	65	12,22	68	0,8
Раствор NiSO4 и Na2MoO4
0	965	-	14,93	-	-
5	785	18	-	-	-
10	691	27	-	-	-
30	624	34	-	-	-
60	564	40	-	-
78	487	48	14,89	49,7	0,3
1440	448	52	-	-	-

Таблица 2
Время, мин	Концентрация Mo (VI), мг/дм3	ОЕ, мг/г Mo (VI)	Концентрация Me (II), г/дм3	Извлечение, мас.%
Mo (VI)	Me (II)
Раствор CuSO4 и Na2MoO4
0	807	-	9,18	-	-
5	587	22	-	-	-
10	384	42	-	-	-
30	353	45	-	-	-
60	340	47	-	-	-
78	321	49	9,12	60,7	0,7
Раствор CoSO4 и Na2MoO4
0	956	-	12,32	-	-
5	679	28	-	-	-
10	432	52	-	-	-
30	337	62	-	-	-
60	325	63	-	-	-
78	318	64	12,29	66,9	0,2
Раствор NiSO4 и Na2MoO4
0	965	-	14,93	-	-
5	843	12	-	-	-
10	788	18	-	-	-
30	624	34	-	-
60	594	37	-	-	-
78	462	50	14,86	51,8	0,5
1440	377	59	-	-	-