способ извлечения палладия (ii) из отработанных катализаторов

Формула изобретения

Способ извлечения палладия (II) из отработанных катализаторов, включающий кислотное выщелачивание палладия из отработанных катализаторов и сорбцию палладия из хлоридного раствора, отличающийся тем, что кислотное выщелачивание ведут «царской водкой», полученный раствор упаривают, сухой остаток растворяют в соляной кислоте и из полученного хлоридного раствора осуществляют сорбцию палладия на углеродном сорбенте при рН 1,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к методам разделения и концентрирования.

Известны способы извлечения палладия из азотнокислых растворов сорбентами различных классов [Милютин В.В., Пескишев С.Б., Гелис В.М.//Радиохимия. 1994, Т.36, С.25], а также сорбция палладия на различных полимерных материалах, предварительно модифицированных реагентом [А.Н.Туранов// Журнал прикладной химии. 1990, № 11] и ионный обмен палладия на ионитах в растворах после гидрохлорирования палладийсодержащих отработанных катализаторов [Кононова О.Н., Холмогоров А.Г., Ильичев С.Н.//Журнал прикладной химии. № 11, 1991, С.23-65].

Имеющие, однако, ряд недостатков, невысокую обменную емкость используемых сорбентов, необходимость их предварительной модификации, дороговизна и необходимость последующей регенерации сорбентов.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ извлечения палладия ионитами - винилпиридинового ряда из хлоридных растворов, полученных после переработки отработанных катализаторов [Kholmogorov A.G., Kononova O.N., Mikhlina E.V. // Hydrometallurgy. 1997. V.48].

Недостатком является относительная дороговизна ионообменных смол и необходимость последующей их регенерации.

Техническим результатом изобретения является удешевление способа извлечения палладия (II) из хлоридных растворов, экспрессность и упрощение процесса утилизации сорбентов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения палладия (II) из отработанных катализаторов, включающем предварительное кислотное выщелачивание палладия из отработанных катализаторов и сорбцию палладия из хлоридного раствора, новым является то, что кислотное выщелачивание ведут «царской водкой», полученный раствор упаривают, сухой остаток растворяют в соляной кислоте и из полученного хлоридного раствора осуществляют сорбцию палладия на углеродном сорбенте при рН 1,5.

Сначала проводят растворение катализатора в «царской водке», затем упариванием раствора с добавлением соляной кислоты избавляются от окислов азота, доводят рН до 1,5 единиц и осуществляют сорбцию палладия (II) на углях.

Заявляемый способ отличается от прототипа рядом существенных признаков:

во-первых, в качестве реального раствора используют солянокислый раствор, полученный выщелачиванием отработанного палладийсодержащего катализатора марки «КПГ (восстановленный)»;

во-вторых, в качестве сорбентов используют угли марок БАУ-Х, ЛКАУ-4, ЛКАУ-7, проявляющих, как показал эксперимент, высокую обменную емкость и селективность при извлечении палладия из модельных растворов;

в-третьих, метод является достаточно недорогим и экспрессным и,

в-четвертых, в дальнейшем существует возможность легкой регенерации сжиганием.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Перед работой все сорбенты были подготовлены согласно общепринятым методикам и дополнительно обработаны 0.01 М раствором ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) с целью удаления зольных компонентов. Исходный модельный раствор палладия с концентрацией 1 г/л готовили растворением навески металлического палладия (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Растворы готовили по аналогичной методике путем растворения навески (0.2 г) катализатора марки «КПГ (восстановленный)». Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Сорбцию палладия изучали в статических условиях при соотношении твердой и жидкой фаз 1:100. Время установления равновесия - 24 ч. Концентрацию палладия в исходном и равновесных растворах определяли фотометрическим методом с нитрозо-R-солью [Гинзбург, С.И. Аналитическая химия платиновых металлов / С.И.Гинзбург, И.В.Прокофьева, Н.А.Езерская. - М.: Наука, 1972. - 571 с.].

Пример 1. Для приготовления раствора палладия (II) растворяли навеску катализатора марки «КПГ (восстановленный)» (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты упариванием раствора и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Навеску сорбента БАУ-Х 0.2 г помещали в рабочий раствор палладия с концентрацией 1.5-15.0 мг/л и рН ˜1.5 на 24 ч, после чего определяли содержание палладия фотометрическим методом с нитрозо-R-солью.

Пример 2. Для приготовления раствора палладия (II) растворяли навеску катализатора марки «КПГ (восстановленный)» (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты упариванием раствора и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Навеску сорбента ЛКАУ-4 0,2 г помещали в рабочий раствор палладия с концентрацией 1.5-15.0 мг/л и рН ˜1.5 на 24 ч, после чего определяли содержание палладия фотометрическим методом с нитрозо-R-солью.

Пример 3. Для приготовления раствора палладия (II) растворяли навеску катализатора марки «КПГ (восстановленный)» (0.2 г) в «царской водке» с последующим удалением нитрозокомплексов и избытка азотной кислоты упариванием раствора и растворением сухого остатка в 5%-ном растворе соляной кислоты. Рабочие растворы палладия (модельные и реальные) с концентрациями 1.5-15.0 мг/л готовили непосредственно перед сорбцией путем разбавления исходных растворов до рН ˜1.5. Навеску сорбента ЛКАУ-7 0.2 г помещали в рабочий раствор палладия с концентрацией 1.5-15.0 мг/л и рН ˜1.5 на 24 ч, после чего определяли содержание палладия фотометрическим методом с нитрозо-R-солью.

Характеристики предлагаемого способа представлены в табл.1, 2, 3.

Таблица 1 Характеристика углеродных сорбентов
Марка сорбента	Основа для синтеза	Удельная поверхность, м2/г	Суммарный объем пор, см3/г	Сорбционная емкость по хлорид-иону, ммоль/г
БАУ-Х	Древесный уголь	760	0.70	7.5
ЛКАУ-4	Антрацит	820	0.86	4.5
ЛКАУ-7	Антрацит	680	0.65	2.1

Таблица 2 Сравнительная характеристика предлагаемого способа и известного
Параметр	Предлагаемый способ			Известный способ
Тип сорбента	БАУ-Х	ЛКАУ-4	ЛКАУ-7	АН-251М	ВП-14К	АНКФ-5
Обменная емкость	7,5	4,5	2,1	5,3	8,2	6,3
Концентрация растворов	1.5-15.0 мг/л			0.05-5 мг/л
Тип растворов	хлоридные
	рН˜1.5			0,5-2,0 М HCl
Другие параметры	Дешевизна углеродных сорбентов, легкость их утилизации и регенерации			Дороговизна ионообменных смол, необходимость дополнительной регенерации
Условия процесса	Процесс проходит при комнатной температуре			Необходима повышенная температура (˜80°С)

Таблица 3 Сравнительные характеристики сорбционного извлечения палладия (II) из модельных (1) и реальных (2) солянокислых растворов с концентрацией по палладию 10 мг/л углеродными сорбентами
Марка сорбента	Раствор 1		Раствор 2
	R, %	lg D	R, %	lg D
БАУ-Х	97.1	2.6	67.8	2.4
ЛКАУ-4	95.1	2.5	65.7	2.2
ЛКАУ-7	91.4	1.9	-	-
Примечание: D- коэффициент распределения (D=АЕ/Ср), где АЕ - это адсорбционная емкость углеродных сорбентов моль/г, Ср - равновесная концентрация контактирующего раствора.

Использование заявляемого изобретения открывает возможность количественного извлечения палладия (II) из хлоридных растворов переработки отработанных палладийсодержащих катализаторов. Кроме того, технология извлечения достаточно экспрессна и экологически безопасна, т.к. утилизируют сорбенты сжиганием.