способ получения композиционного сорбента на основе сульфида свинца

Формула изобретения

Способ получения композиционного сорбента, содержащего сульфид свинца на волокнах целлюлозного носителя, включающий смешивание раствора ацетата или нитрата свинца с раствором сульфида натрия в присутствии в водной дисперсии фибриллированных целлюлозных волокон, содержащих в мас.% не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, осуществляемое для осаждения сульфида свинца и его иммобилизации в количестве 50-300 мас.ч. на 100 мас.ч. упомянутых волокон, последующее насыщение полученной суспензии воздухом под давлением и отделение сорбента напорной флотацией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологиям получения сорбентов для извлечения серебра ионным обменом из сточных вод и технологических растворов.

Известен способ приготовления композиционного сорбента на основе сульфида свинца (SU, N1321681, C02F 1/58, опубл. 07.07.87), включающий приготовление инертных частиц носителя, в качестве которых берут просеянную стеклянную крошку диаметром 0,5-3,0 мм или стекловату, путем их обезжиривания с помощью хромовой смеси, отмывки содовым раствором и дистиллированной водой, приготовление растворов реагентов - едкого кали, ацетата свинца, содержащих серу тиомочевины или тиосемикарбазида, смешение частиц носителя в смесителе с этими растворами и водой с получением дисперсии частиц в реакционной смеси. В результате реакций в ней происходит химическое осаждение сульфида свинца с его одновременной механической иммобилизацией на поверхности частиц носителя с образованием дисперсии частиц композиционного сорбента. Далее сорбент отделяют от воды фильтрованием, промывают дистиллированной водой и высушивают. Частицы носителя покрыты пленкой сульфида свинца толщиной 30-50 нм. Удельная поверхность сорбента на стекловате более 1700 м ²/г, а его емкость по серебру составляет 0,3 мг-экв/г (32,36 мг/г, или 3,24% в расчете на массу сорбента).

Этот способ получения сорбента на основе сульфида свинца можно считать близким аналогом предлагаемого способа.

В процессах извлечения серебра из воды известный сорбент используют в качестве загрузки в фильтрах колонного типа. В примере использования скорость обработки воды - 10 мл за 8,3 мин в расчете на 5 см³ объема сорбента с полным расходом его емкости.

Недостатками способа являются высокая сложность его реализации, большая длительность процесса, низкая удельная емкость получаемого сорбента по серебру, большая длительность процесса извлечения серебра из воды при использовании этого сорбента.

Новыми результатами при использовании предлагаемого способа являются упрощение процесса получения сорбента, повышение его емкости, обеспечение возможности обрабатывать воду сорбентом с высокой скоростью, равной, например, скорости образования потока подлежащей обработке воды.

Указанные результаты достигаются тем, что в способе получения композиционного сорбента на основе сульфида свинца с использованием водной дисперсии инертных частиц в качестве носителей сульфида свинца, а также реагентов из ряда, включающего ацетат свинца и серусодержащий реагент, образующих при обработке в водной среде одного реагента другим химически осажденный сульфид свинца, включающем приготовление водных растворов реагентов, обработку раствора одного реагента раствором другого в присутствии в водной среде инертных частиц с образованием композиционного сорбента в виде частиц носителя с иммобилизованным на них сульфидом свинца, отделение их от водной среды, согласно изобретению, в качестве инертных частиц используют фибриллированные целлюлозные волокна, содержащие, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, ряд содержащих свинец веществ дополнительно включает нитрат свинца, в качестве серусодержащего реагента используют сульфид натрия, сульфид свинца при его химическом осаждении иммобилизуют на волокнах в виде мелкодисперсных частиц по сорбционному механизму, при этом сорбент получают с содержанием 50-300 мас.ч. сульфида свинца на 100 мас.ч. волокон. Отделение сорбента от жидкой фазы можно проводить методом напорной флотации.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят водную дисперсию фибриллированных целлюлозных волокон (ФЦВ), содержащих, в расчете на их массу, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм, с заданной концентрацией волокон в суспензии, например, в диапазоне 150-200 мг/дм³. Готовят также растворы ацетата или нитрата свинца и сульфида натрия. В проточный смеситель подают заданные количества дисперсии ФЦВ и раствора соли свинца и получают суспензию ФЦВ в растворе этой соли. Далее суспензию направляют в проточный реактор, в который подают также раствор Na₂S в количестве, стехиометрически равном содержанию в суспензии свинца. В реакторе происходит реакция между ионами свинца и серы, в результате которой образуются мелкодисперсные нерастворимые в воде частицы PbS. Эти частицы в дисперсии под действием сил стяжения прочно иммобилизуются на целлюлозных волокнах, которые обладают высокой активностью к взаимодействию как с новообразованными частицами, так и друг с другом.

Суспензию далее подают в сатуратор, где ее под давлением, например, в 2 атм, насыщают воздухом и направляют в водораспределитель в камере флотатора. При выходе потока из распределителя давление снижается до нормального.

Благодаря высокой активности фибриллированные целлюлозные волокна с иммобилизованными на них частицами PbS способны при отсутствии перемешивания в 15-20 секунд образовывать флоккулы и хлопья. Структура и физические свойства волокон и этих образований способствуют удержанию в них пузырьков воздуха. Поэтому выделяющиеся из сатурированной воды при сбросе давления пузырьки воздуха хорошо флотируют флоккулы и быстро формирующиеся хлопья к поверхности воды во флотаторе.

Накапливающийся слой флотошлама, состоящего из частиц композиционного сорбента на основе сульфида свинца, выводят из флотатора и направляют в бак для хранения для последующего использования в процессах извлечения серебра из сточных вод или технологических потоков.

По этой технологии можно получать сорбент с содержанием сульфида свинца в нем в количестве, например, от 50 до 600 мас.ч. на 100 мас.ч. волокна. Величину этого соотношения при получении сорбента выбирают в соответствии с конкретными условиями его использования при обработке воды. Предпочтительный интервал величины соотношения (50-300):100.

Следующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ.

Пример 1. Готовят водную дисперсию фибриллированных древесных целлюлозных волокон (ФЦВ), содержащих, в мас.%, не менее 94% волокон с длиной не более 1,23 мм и не менее 54% волокон с длиной не более 0,63 мм с концентрацией 200 мг/дм³, раствор ацетата свинца с содержанием металла 86,6 мг/дм³, раствор Na₂S с концентрацией 32,44 мг/дм³. Сначала смешивают дисперсию ФЦВ и раствор ацетата свинца и затем в смесь подают раствор Na₂S при одинаковых объемных расходах дисперсии и растворов. В результате химических реакций в дисперсии образуются нерастворимые частицы PbS, которые иммобилизуются на ФЦВ с образованием композиционного сорбента. Получают, например, 3 дм³ суспензии сорбента с его содержанием 300 мг и концентрацией 100 мг/дм³ и массным соотношением PbS:ЦВ, равным 50:100. Суспензию сатурируют при давлении воздуха 2 атм, подают во флотатор, флотошлам с концентрацией сухих веществ, например, 3 г/дм³, отбирают и отводят в бак.

Пример 2. В отличие от условий по примеру 1 используют дисперсию ФЦВ, с концентрацией 150 мг/дм³ , раствор Pb(NO₃)₂ с концентрацией свинца 390 мг/дм³, раствор Na₂S с концентрацией 146,76 мг/дм³. Получают 3 дм³ суспензии сорбента с его содержанием 600 мг и концентрацией 200 мг/дм ³ и массным соотношением PbS:ЦВ равном 300:100.

Пример 3. В отличие от условий по примеру 1 содержание свинца в растворе 260 мг/дм³, концентрация N₂S 97,84 мг/дм³. Получают суспензию сорбента с концентрацией 166,6 мг/дм³ и соотношением PbS:ЦВ=175:100.

Сорбент можно использовать для извлечения серебра из сточных и технологических вод. В процессе извлечения серебра из воды сорбент подают в нее в виде флотошлама, который диспергируют с образованием водной суспензии с высокой степенью дисперсности его частиц. При этом используют важные достоинства предлагаемого сорбента. При диспергировании флотошлама в воде перемешиванием хлопья и флоккулы легко и полностью разрушаются. Однако при прекращении перемешивания флоккулы и хлопья с большой скоростью вновь формируются и легко флотируются. Это обеспечивает возможность использования сорбента в процессах извлечения серебра, включающих использование флотации.

Емкость сорбентов по примерам по отношению к ионам серебра равна 303, 751 и 540 мг на 1 г сорбента.