РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

(19) KZ (13) A4 (11) 29848 (51) C22B 34/22 (2006.01) C22B 3/24 (2006.01)

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ (21) 2014/0800.1 (22) 12.06.2014 (45) 15.05.2015, бюл. №5 (72) Ергожин Едил Ергожаевич; Чалов Тулеген Каменович; Хакимболатова Камила Хакимболатовна; Никитина Анна Ивановна; Карманова Алия Султанхановна (73) Акционерное общество "Институт химических наук им. А.Б. Бектурова" (56) RU 2082794 C1, 27.06.1997 (54) АЗОТСОДЕРЖАЩИЙ ИОНИТ ДЛЯ СОРБЦИИ ИОНОВ ВАНАДИЯ (V) (57) Изобретение относится к гидрометаллургии ванадия, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащих растворов сорбцией и может быть использовано для извлечения ионов ванадия (V) из сточных вод металлургических и машиностроительных предприятий, в нефтеперерабатывающей промышленности. Конденсацией глицидилпроизводного бензиламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина получен азотсодержащий ионит сетчатой структуры следующей формулы:

Синтезированный ионит имеет обменную

емкость по по 0,1 н раствору НС1 4,5 мг-экв/г и сорбционную емкость по ионам ванадия (V) 432,8-585,6 мг/г при их извлечении из растворов NH4VO3, содержащих 2,04 г/л ванадия и имеющих pH 1,8- 4,0. Новый азотсодержащий ионит благодаря высоким сорбционным свойствам может найти применение для извлечения ионов ванадия (V) из сточных вод и технологических растворов в гидрометаллургии и других отраслях промышленности.

(19) KZ (13) A

4 (11) 29848

29848

2

Изобретение относится к гидрометаллургии ванадия, в частности к способам извлечения ванадия из ванадийсодержащих растворов сорбцией и может быть использовано для извлечения ионов ванадия (V) из сточных вод металлургических и машиностроительных предприятий, в нефте-перерабатывающей промышленности.

Известна сорбция ванадия (V) из водного раствора, содержащего 335 мг/л (в пересчете V2О5) и имеющего pH 3, наноструктурированным дим ионитом марки «Россион-62». В статических условиях его емкость (СЕ) по ионам ванадия (V) равна 268,4 мг V2О5/г (Трошкина И.Д., Балановский Н.В., Нве Шван У, Шиляев А.В. Сорбция ванадия (V) из сернокислых растворов наноструктурированными азотсодержащими ионитами / Цветные металлы. 2013. №11. с.66-71).

Недостатком анионита марки «Россион-62» является его низкая сорбционная емкость по ионам ванадия (V).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту извлечения ванадия из ванадийсодержащих растворов анионитами типа АМП, АМ-п и ВП-14к. Сорбцию в присутствии 2,5-4,2 г/л марганца. При извлечении ионов ванадия (V), содержащих 1,03-4,7 г/л ванадия, их СЕ по ванадию составляет 346-356 мг/г. (Патент РФ №2082794, кл. С22В 34/22, опубл. 27.06.1997).

Недостатком данного способа является необходимость использования марганца сорбционная емкость по ионам ванадия (V).

Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента ионитов с улучшенными сорбционными свойствами по отношению к ионам ванадия (V) на основе реакционно-способных реагентов.

Технический результат заключается в повышении сорбционной емкости ионита по ионам ванадия (V).

Технический результат достигается синтезом азотсодержащего ионита на основе глицидилпроизводного бензиламина, аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина следующей структурной формулы:

Глицидилпроизводное бензиламина (ГБА)

получали эпоксидированием (БА) эпихлоргидрином (ЭХГ) в присутствии едкого натра при 50°С в течение 6 ч. Содержание эпоксидных групп в нем составляет 31,7%. Затем проводили его

конденсацию с аллилиглицидиловым эфиром (АГЭ) и полиэтиленимином (ПЭИ) в растворе ДМФА при массовом соотношении ГБА:АГЭ:ПЭИ, равном 1:1:2, температуре 65-70°С и продолжительности 4 ч, после чего форконденсат отверждали при 100-110°С в течение 60 ч. Затем полимер измельчали, получали ионит с размерами частиц 0,5-1,0 мм и переводили в ОН--форму обработкой 5%-ным раствором NaOH, промывали дистиллированной водой до реакции промывных вод и высушивали на воздухе. В результате получен новый азотсодержащий ионит ГБА-АГЭ-ПЭИ пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору HCI 4,5 мг-экв/г, который может быть использован в гидрометаллургии и для решения экологических проблем.

Состав и структуру полученного ионита определяли методами ИК-спектроекопии и элементного анализа.

ИК-спектр синтезированного ионита свидетельствует о том, что дерформационные колебания, характерные для эпоксидных групп (850, 910, 1250 см-1), отсутствуют. Частота при 3500 см-1 характеризует появление групп. В спектре имеются полосы деформационных колебаний N-H (1490 см-1) и появляются полосы валентных колебаний C-N (1270 см-1) связей аминогрупп. Поглощение в области 1600 см-1, обусловленное валентными колебаниями бензольного кольца, подтверждает наличие в структуре ионита ароматических фрагментов.

Элитный состав ионита (рассчитано/найдено), %: С - 63,49/61,36; Н -9,00/9,45; N- 14,81/15,20; О - 12,70/13,99.

Сорбцию ионов VO-3 ионитом ГБА-АГЭ-ПЭИ в

ОН-форме проводили в статических условиях при соотношении сорбент : раствор, равном 1:400, комнатной температуре 20±2°С, из растворов NH4VO3, содержащих 2,04 г/л, c различной кислотностью, которую изменяли в пределах pH от 1,8 до 7,4 добавлением 0,1н растворов H2SO4 или NaOH. Для приготовления модельных растворов использовали соль NH4VO3 квалификации «х.ч».

Сорбиционную емкость рассчитывали по разности исходной и концентрации растворов, которую определяли методом полярографии на фоне 0,1 N НСl по волне восстановления VO3(E1/2=-0,85 B). Полярограммы снимали на универсальном полярографе ПУ-1 в термостатированной ячейке при температуре 25±0,5°С, используя ртутный капающий электрод. Кислород из анализируемых растворов удаляли путем продувания аргона в течении 5 мин. В качестве электрода сравнения служил насыщенный каломельный электрод.

Предлагаемый ионит с обменной емкостью 4,5- мг-экв/г обладает высокой сорбционной способностью к ионам ванадия (V) - 432,8-585,6 мг/г. Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

29848

3

Глицидилпроизводное бензиламина (ГБА) получали эпоксидированием (БА) эпихлоргидрином (ЭХГ) в присутствии едкого натра при 50°С в течение 6 ч. Содержание эпоксидных групп в нем составляет 31,7%. Затем проводили его конденсацию с аллилиглицидиловым (АГЭ) и полиэтиленимином (ПЭИ) в растворе ДМФА при массовом соотношении ГБА:АГЭ:ПЭИ, равном 1:1:2, температуре 65-70°С и продолжительности 4 ч, после чего форконденсат отверждали при 30-110°С в течение 60 ч. Затем полимер измельчали, получали размерами частиц 0,5-1,0 мм и переводили в ОН--форму обработкой 5%-ным раствором NaOH, промывали дистиллированной водой до нейтральной реакции промывных вод и высушивали на воздухе. В результате был получен новый азотсодержащий ионит пространственного строения со статической обменной емкостью по 0,1 н раствору НСl 4,5 мг- экв/г.

Сорбцию ионов ванадия (V) осуществляли из раствора NH4VO3, содержащего 2,04 г/л ванадия, при pH 1,8. СЕ по ионам ванадия (V) - 585,6 мг/г.

Пример 2. Ионит получали по примеру 1. Сорбцию ионов

ванадия (V) осуществляли из раствора NH4VO3, содержащего 2,04 г/л ванадия, при pH 2,8. СЕ по ионам ванадия (V) - 458,4 мг/г.

Пример 3. Ионит получали по примеру 1. Сорбцию ионов

ванадия (V) 5 раствора NН4УOз, содержащего 2,04 г/л ванадия, при pH 4,0. СЕ по ионам ванадия (V) - 432,8 мг/г.

Таким образом, предлагаемый азотсодержащий ионит получается относительно простым способом, не требующим сложного технологического и обладает высокой сорбционной способностью по отношению к ионам ванадия (V).

Сорбционные свойства полученного ионита по отношению к ионам ванадия (V) приведены в таблице.

Таблица Сорбционные свойства полученного ионита по отношению к ионам (V)

Ионит Сорбционная емкость по ионам ванадия (V), мг/г

Пример №1 585,6 Пример №2 458,4 Пример №3 432,8 Прототип (АМП, АМ-п и ВП-14к) 346-356 Аналог («Россион-62») 268,4

Результаты, приведенные в таблице,

показывают, что сорбционная емкость нового азотсодержащего ионита на основе глицидилпроизводного аллилглицидилового эфира и полиэтиленимина по ионам ванадия (V) в 1,2-1,6 раза больше, чем у промышленных анионитов АМП, АМ-п и ВП-14к (прототип) и в 1,6-2,2 раза выше, чем у наноструктурированного азотсодержащего ионита марки «Россион-62» (аналог).

Новый азотосодержащий ионит благодаря высоким сорбционным свойствам может найти применение для извлечения ионов ванадия (V) из сточных вод, образующихся при переработке ванадийсодержащего сырья в различных отраслях промышленности.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Азотсодержащий ионит со следующей структурной формулой:

для сорбции ионов ванадия (V).

Верстка Н. Киселева Корректор К. Сакалова