способ извлечения вольфрама (vi) из водного раствора

Формула изобретения

Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора, включающий обработку раствора и сорбента, контакт раствора и сорбента и сорбцию вольфрама при рН<7, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют бентонитовой глиной с коррекцией величины рН при непрерывном перемешивании раствора в течение 4-7 ч.

Описание изобретения к патенту

Способ извлечения вольфрама (VI) из водного раствора относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и/или флокулянтов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известен способ ионообменной очистки сточных вод [А.А.Аширов. Ионообменная очистка сточных вод, растворов и газов. Л., Химия, 1983], в котором для очистки сточных вод используют глинистые алюмосиликатные материалы, в основном, бентонитовые глины.

Недостатком данного способа является отсутствие оптимальных условий использования глин для извлечения ионов металлов, что приводит к повышенному расходу реагентов.

Наиболее близким техническим решением является способ адсорбции W (VI) на активированном угле при pH < 7 [Polyhedron, 1989-8, N 1 с. 71-761.

Недостатком способа является то, что для адсорбции использовали относительно дорогой сорбент, кроме того, сорбция исследовалась в зависимости от pH исходного раствора и не учитывалось изменение pH в процессе сорбции, что влияет на конечные результаты извлечения ионов вольфрама из раствора.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является нахождение оптимальных условий для быстрого и эффективного способа извлечения ионов вольфрама (VI) из водного раствора с использованием недорогого природного сорбента.

Техническим результатом, который может быть достигнут при осуществлении изобретения, является экономичность процесса сорбции вольфрама (VI) из водного раствора за счет использования недорогого природного сорбента.

Данный технический результат достигается тем, что в известном способе сорбции вольфрама (VI) из водного раствора, включающем обработку раствора и сорбента, контакт раствора и сорбента и сорбцию вольфрама при pH < 7, сорбцию осуществляют бентонитовой глиной с коррекцией величины pH при непрерывном перемешивании раствора в течение 4-7 часов.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 (a, b, c) даны зависимости сорбционной обменной емкости (СОЕ) глины в мг W(VI) на 1 г глины от величины pH раствора и времени извлечения , ч, при использовании в качестве нейтрализатора для поддержания заданного значения pH кислот H₂SO₄ (фиг. 1a), HCl (фиг. 1b) и HNO₃ (фиг. 1c), а также чертежами фиг. 2 (a, b, c), являющимися сечениями диаграмм фиг. 1 (a, b, c) при pH 5 и чертежами фиг. 3, где дана зависимость СОЕ глины, мг/г, от времени , мин, при исходной концентрации раствора 485 мг/дм³ W(VI) при использовании в качестве нейтрализатора кислоты HCl.

Примеры конкретного выполнения способа

Сорбцию вольфрама (VI) бентонитовой глиной (монтмориллонит) Алагирского района РСО-Алания осуществляли из водного раствора вольфрамата натрия при концентрации глины в растворе 5 г/дм³. Концентрацию иона W(VI) определяли колориметрическим методом на фотоколориметре КФК-3, кислотно-основные характеристики растворов контролировали pH-метром марки pH-121.

Бентонитовая глина обладает щелочными свойствами и при контакте глины с водой щелочность раствора возрастает с увеличением концентрации глины и уменьшается с увеличением времени контакта раствора с глиной.

В процессе сорбции величина pH раствора изменялась, для поддержания заданного значения pH раствора в сорбционную систему порционно добавляли кислоту. Коррекцию величины pH при непрерывном перемешивании раствора осуществляли в течение 4-7 часов. По прошествии указанного времени дальнейший контакт глины с раствором осуществляли без перемешивания и без коррекции pH.

Пример 1 (фиг. 1a и 2a).

В качестве кислоты-нейтрализатора использовали H₂SO₄.

Из данных фиг. 1a и 2a следует, что сорбция ионов W(VI) осуществляется при pH < 7.

Лучшие показатели сорбции получены при следующих условиях (см. табл. 1).

Пример 2 (фиг. 1b и 2b).

В качестве кислоты-нейтрализатора использовали HCl.

Из данных фиг. 1b и 2b следует, что сорбция ионов W(VI) осуществляется при pH < 7.

Лучшие показатели сорбции получены при следующих условиях (см. табл. 2).

Пример 3 (фиг. 1c и 2c).

В качестве кислоты-нейтрализатора использовали HNO₃.

Из данных фиг. 1c и 2c следует, что сорбция ионов W(VI) осуществляется при рH < 7.

Лучшие показатели сорбции получены при следующих условиях (см. табл. 3).

Пример 4 (фиг. 3).

Из данных фиг. 3 следует, что с увеличением концентрации ионов W(VI) в исходном растворе СОЕ глины возрастает.

Из сравнения графиков фиг. 2b и 3 (нейтрализатор HCl) следует, что при увеличении концентрации W(VI) на порядок СОЕ глины возрастает в 3 раза.

Экспериментами установлено, что в исследуемых системах в кислых растворах возможно образование труднорастворимых вольфрамовой кислоты и восстановленных форм вольфрама, в этом случае глина проявляет себя не только как сорбент и нейтрализатор кислых растворов, но и как флокулянт.

Полученные экспериментальные данные позволяют сделать следующие выводы:

1. Извлечение ионов W(VI) из водного раствора осуществляется при pH < 7.

2. Природа аниона кислоты влияет на показатели сорбции иона W(VI) глиной. По убыли степени извлечения вольфрама (VI) кислоты располагаются в ряд: HNO₃, H₂SO₄, HCl.

3. Сорбция максимальна в начальный момент контакта глины с раствором, а в присутствии нитратов и хлоридов - и в другие моменты времени сорбции.

4. Максимальная сорбция возможна при pH 5 и при pH 0, СОЕ = 4-8 мг/г.

Разработанный способ извлечения ионов вольфрама (VI) из раствора с использованием бентонитовой глины применим для очистки сточных вод промышленных предприятий, хвостохранилищ, шахтных и рудничных вод.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет осуществлять быстрое и эффективное извлечение вольфрама (VI) из водного раствора с использованием недорогого природного сорбента.