Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ АДСОРБЦИИ И ВЫДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА, СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТАННИНОВОГО АДСОРБЕНТА
СПОСОБ АДСОРБЦИИ И ВЫДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА, СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТАННИНОВОГО АДСОРБЕНТА

СПОСОБ АДСОРБЦИИ И ВЫДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА ТЯЖЕЛОГО МЕТАЛЛА ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА, СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТАННИНОВОГО АДСОРБЕНТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к способам извлечения тяжелых металлов из растворов, их содержащих. Способ осуществляют путем адсорбирования и выделения элемента тяжелого металла с помощью таннинового адсорбента и проводят следующие стадии: регулирование pH раствора, содержащего множество элементов тяжелых металлов, до заданного значения pH; контактирование адсорбента с раствором, в котором регулируют pH; регулирование pH раствора в процессе контактирования с адсорбентом до значения pH, отличного от заданного значения pH. В соответствии с предложенным в изобретении способом все элементы тяжелых металлов можно эффективно отделять и адсорбировать с помощью таннинового адсорбента из раствора, содержащего ряд элементов тяжелых металлов. Также предложен способ регенерирования таннинового адсорбента путем его контактирования с водным раствором кислоты или щелочи, имеющим pH, отличный от pH раствора, содержащего тяжелый металл. Способ предназначен для извлечения актинидов, их смесей и/или тяжелых металлов и их смесей. Сорбцию и регенерирование ведут в статистическом или динамическом режиме. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2104955
Класс(ы) патента: C02F1/28, B01J20/24, B01J20/34
Номер заявки: 5052541/25
Дата подачи заявки: 20.08.1992
Дата публикации: 20.02.1998
Заявитель(и): Мицубиси Ньюклеар Фьюел Компани, Лтд. (JP)
Автор(ы): Ватару Сирато[JP]; Йосинобу Камеи[JP]
Патентообладатель(и): Мицубиси Ньюклеар Фьюел Компани, Лтд. (JP)
Описание изобретения: Настоящее изобретение относится к способу, при котором раствор, содержащий ряд элементов тяжелых металлов, таких как актиноиды, например уран, торий, трансурановые элементы и т.п., также как свинец, кадмий, хром, ртуть, железо и т.п., контактируют с танниновым адсорбентом для адсорбирования элементов тяжелых металлов на адсорбенте и отделения элементов тяжелых металлов от раствора.
Также, оно относится к способу элюирования элементов тяжелых металлов из адсорбента, содержащего элементы тяжелых металлов, адсорбированные в нем, с целью регенерации адсорбента.
Авторы описали способ регенерирования таннинового адсорбента, содержащего адсорбированные актиноиды, за счет контактирования адсорбента со слабой минеральной кислотой для элюирования из него актиноидов при снижении адсорбирующей способности таннинового адсорбента.
Однако, в известном способе существует проблема при обработке жидких стоков, содержащих ряд элементов тяжелых металлов, поскольку адсорбент, способный адсорбировать все элементы тяжелых металлов до настоящего времени не был известен. Таким образом, до настоящего времени было невозможно эффективно отделять все элементы тяжелых металлов от жидких стоков с помощью одного адсорбента.
Проблема, заключенная в последнем способе, состоит в том, что при регенерации адсорбента с помощью слабой минеральной кислоты степень регенерации в адсорбенте изменяется, поскольку скорости элюирования адсорбированных актиноидов отличаются одна от другой.
Цель настоящего изобретения заключается в создании способа адсорбирования и эффективного отделения элементов тяжелых металлов из их растворов с помощью таннинового адсорбента.
Вторая цель настоящего изобретения заключается в создании способа регенерирования таннинового адсорбента за счет эффективного элюирования элементов тяжелых металлов, адсорбированных на адсорбенте.
Эти цели достигаются с помощью способов, основанных на открытии авторов настоящей заявки, заключающемся в том, что скорость адсорбции элемента тяжелого металла, адсорбированного танниновым адсорбентом, изменяется в зависимости от pH раствора, содержащего элемент тяжелого металла, а скорость элюирования элемента тяжелого металла, элюированного из адсорбента, изменяется в зависимости от pH раствора, контактировавшего с адсорбентом.
В частности, авторы обнаружили способ адсорбирования и выделения элемента тяжелого металла из раствора множества упомянутых элементов тяжелых металлов с помощью таннинового адсорбента, включающий следующие приемы:
a) регулирование pH раствора до первого заданного значения, известного как приемлемое для адсорбции, при нем, по крайней мере, одного из элементов;
b) контактирование таннинового адсорбента с раствором из приема (a) для адсорбирования на нем элемента;
с) регулирование pH раствора из приема (b) до второго заданного значения, известного как приемлемое для адсорбции еще одного и/или более упомянутых элементов;
d) контактирование таннинового адсорбента с раствором из приема (c) для адсорбции других элементов; и
d) повторение при необходимости приемов (c) и (d) для адсорбции одного или более элементов, остающихся в растворе.
Авторы, кроме того, обнаружили способ регенерирования адсорбента, включающий следующие приемы:
контактирование таннина из приемов (b) и/или (d), упомянутых выше, с водным щелочным раствором или раствором минеральной кислоты, имеющих pH, отличный от значения водородного показателя, пригодного для адсорбирования необходимого элемента, и для десорбирования элемента этой группы с адсорбента в раствор; и выделение адсорбента из раствора.
Этот процесс может быть повторен для десорбирования еще одного элемента с адсорбента благодаря регулированию pH кислотного или щелочного раствора до значения, приемлемого для десорбирования другого(их) элемента(ов), и контактированию адсорбента с жидкостью, с последующим отделением адсорбента от жидкости. Адсорбент можно промывать чистой водой между каждым отделением.
Фиг.1 представляет собой графическую зависимость, демонстрирующую изменение степени адсорбции в зависимости от значения pH для таннинового адсорбента и ряда элементов тяжелых металлов в растворе.
Фиг.2 представляет собой графическую зависимость, аналогичную графической зависимости, изображенной на фиг.1, для еще одной группы элементов тяжелых металлов.
Танниновые адсорбенты, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают в себя адсорбенты, содержащие в качестве основного компонента нерастворимый таннин и таннин, превращенный в гель. Нерастворимый таннин получают путем растворения таннина в водном растворе альдегида, добавления к образующемуся раствору аммиака для образования осадка, и осуществления старения осадка. В качестве превращенного в гель таннина можно использовать таннин, полученный растворением сконденсированного таннинового порошка в водном аммиаке, смещением полученного раствора с водным раствором альдегида для образования гелевой композиции, и осуществлением старения гелевой композиции для ее стабилизации.
Раствор, обрабатываемый в настоящем изобретении, содержит один или более и, как правило, множество элементов тяжелых металлов. Характерные примеры элементов тяжелых металлов включают актиноиды (уран, торий и трансурановые элементы), свинец, кадмий, хром, ртуть, железо и т.п., pH раствора регулируют в зависимости от элементов тяжелых металлов в растворе, до контактирования раствора с танниновым адсорбентом. Таким образом, pH регулируют до значения, которое приемлемо для доведения до максимума адсорбции конкретного(ых) элемента или элементов, которые необходимо адсорбировать в этом приеме.
Например, (1) когда уран, нептуний, америций и кюрий отделяют от раствора, содержащего все эти элементы, pH раствора сначала регулируют до диапазона pH 6 - pH 10 для адсорбции и отделения урана и нептуния за счет использования таннинового адсорбента, и после этого pH раствора регулируют до диапазона pH 3 - pH 6 для адсорбции и отделения америция и кюрия за счет использования таннинового адсорбента. Изменение степени адсорбции, при которой такие элементы тяжелых металлов адсорбированы танниновым адсорбентом, продемонстрировано на фиг.1.
Помимо этого, (2) при выделении свинца, кадмия, шестивалентного хрома, ртути и железа из раствора, содержащего все эти элементы, сначала pH раствора доводят до pH 7 или выше адсорбирования и выделения, главным образом, свинца и кадмия благодаря использованию таннинового адсорбента и после этого pH раствора регулируют до диапазона pH 3 - pH 6 для адсорбции и отделения шестивалентного хрома, ртути и железа благодаря использованию таннинового адсорбента. Изменение степени адсорбции, с которой такие элементы тяжелых металлов адсорбированы танниновым адсорбентом, продемонстрировано на фиг.2.
Кроме того, при обработке раствора, который содержит одновременно как элементы из п.(1), так и элементы из п.(2), или при необходимости выделения всех из элементов тяжелых металлов с высокой степенью адсорбции, предпочитают более точно регулировать pH раствора, и после этого отрегулированный раствор приводят в контакт с танниновым адсорбентом.
На фиг.1 и 2 величина α означает степень адсорбции, которую рассчитывают из следующей формулы:
α = [(Co-Ct)]Co×100(%),
где Co - представляет собой концентрацию тяжелого металла в исходной жидкости перед добавлением к ней адсорбента;
Ct - представляет собой концентрацию тяжелого металла в растворе после адсорбирования тяжелого металла в результате добавления к раствору нерастворимого таннина.
Особый способ контактирования адсорбента с раствором включает первый способ, заключающийся в засыпке таннинового адсорбента в колонну, и пропускании раствора, содержащего элемент тяжелого металла, через колонну. И второй способ, заключающийся в добавлении таннинового адсорбента в раствор, содержащий элемент тяжелого металла, например в сосуде, в результате чего элемент тяжелого металла адсорбируется адсорбентом.
Более конкретно, первый из двух названных способов включает следующие приемы:
(f) подготовка множества колонн;
(g) засыпка таннинового адсорбента в каждую из соответствующих колонн;
(h) пропускание раствора, содержащего элементы тяжелых металлов, pH которого регулируют до заданного значения с тем, чтобы содействовать адсорбции одного или более из элементов тяжелых металлов через одну из многочисленных колонн;
(i) регулирование pH раствора, выходящего из колонны до второго отличного pH для содействия адсорбции одного или более других металлов, содержащихся в нем; и
(j) пропускание раствора из приема (i) через одну из неиспользованных колонн.
В предшествующем способе приемы (i) и (j) повторяют, по крайней мере, один раз и pH соответствующих растворов в каждом приеме отличается один от другого, в результате чего регулирование pH можно точно осуществить с помощью ряда приемов.
Последний из двух упомянутых способов содержит следующие приемы:
(k) приготовление таннинового адсорбента;
(l) регулирование pH раствора, содержащего множество элементов тяжелых металлов, до заданного значения pH, с тем чтобы способствовать адсорбции одного или более элементов;
(m) введение адсорбента к раствору из приема (k);
(n) отделение адсорбента от раствора, к которому добавляют адсорбент;
(o) регулирование pH отделенного раствора до второго отличного pH для содействия адсорбции одного или более других металлов, содержащихся в растворе; и
(p) добавление адсорбента из приема (k) к раствору из приема (o).
В последнем способе приемы (o) и (p) повторяют, по меньшей мере, еще один раз, и pH соответствующих растворов в каждом приеме отличается один от другого, благодаря чему регулирование pH можно точно осуществлять с помощью ряда приемов. Прием отделения (n) можно осуществлять путем фильтрации: центрифугирования и т.п. методов.
Факторы, которые необходимо учитывать при определении того, первый или последний способ необходимо использовать, включая в себя количество обрабатываемого раствора, необходимое время обработки, типы элементов тяжелых металлов, содержащихся в растворе, свойство или форма используемого таннинового адсорбента, и т.п. Например, превращенный в гель таннин, который приготовлен путем стабилизации вышеупомянутой гелевой композиции, используют в распыленном состоянии при контактировании с раствором. Поскольку гелевидный таннин превосходит другие адсорбенты по удельному сопротивлению потоку, при использовании превращенного в гель таннина в первом из двух упомянутых способов он может эффективно адсорбировать элементы тяжелых металлов.
В настоящем изобретении также предлагается способ элюирования элемента тяжелого металла из адсорбента с целью регенерации адсорбента, содержащий следующие приемы:
(q) промывку адсорбента из приема (b) или приема (d) чистой водой;
(r) контактирование промытого адсорбента с водным раствором минеральной кислоты или водным щелочным раствором, каждый из которых имеет значение pH, отличное от значения pH раствора из приема (b) или приема (d), с тем, чтобы десорбировать элемент в раствор, и выделение адсорбента из раствора; и
(s) дополнительную промывку адсорбента, подвергнутого контактированию с водным раствором, чистой водой.
В настоящем изобретении дополнительно предлагается способ, при котором элемент тяжелого металла адсорбируют в колонне, заполненной адсорбентом, и после этого адсорбент подвергают регенерации, содержащий следующие приемы:
(t) загрузку таннинового адсорбента в колонну;
(u) пропускание раствора, содержащего множество элементов тяжелых металлов, через колонну, при этом pH раствора регулируют до заданного значения, способствующего адсорбции одного или более элементов;
(v) промывку колонны после приема (u) чистой водой;
(w) пропускание водного раствора минеральной кислоты или водного щелочного раствора, каждый из которых имеет pH, способствующий десорбции элемента, и отличен от значения pH раствора, отрегулированного в приеме (u), через промытую колонну;
(x) промывку колонны после приема (w) чистой водой;
(y) регулирование pH раствора, выведенного из колонны в приеме (u) до pH, способствующего адсорбции одного или более элементов, отличных от элемента(ов), адсорбированного(ых) в приеме (u) и отличного от заданного pH; и
(z) пропускание раствора из приема (y) через колонну из приема (x).
В способе регенерации приемы (v), (w), (x), (y) и (z) повторяют, по крайней мере, один раз, и pH соответствующих растворов в каждом приеме отлично одно от другого, в результате чего регулирование pH можно точно осуществлять с помощью минимального количества приемов. С помощью предложенного способа регенерации адсорбцию элемента тяжелого металла и регенерацию использованного адсорбента можно осуществлять с использованием минимального количества оборудования.
Благодаря использованию способа регенерации, отличного от способа, в котором раствор, содержащий элементы тяжелых металлов, пропускают через колонну, заполненную адсорбентом, также возможно регенерировать адсорбент, который адсорбировал элемент тяжелого металла и был после этого отфильтрован. Этот способ регенерации содержит приемы введения таннинованного адсорбента в первый раствор, содержащий элемент тяжелого металла, в котором его pH регулируют с тем, чтобы адсорбировать элемент тяжелого металла; фильтрования смешанного раствора для выделения осадка на фильтре; промывку остатка чистой водой, отделение остатка от промывных вод; контактирование выделенного остатка с водным раствором минеральной кислоты или с щелочным раствором, каждый из которых имеет pH, отличной от pH первого раствора, и способствует десорбции элемента, отделение остатка и промывки отделенного остатка чистой водой.
При адсорбировании множества элементов тяжелых металлов pH раствора, содержащего эти элементы металлов, регулируют до, например, pH, с последующим контактированием раствора танниновым адсорбентом, так что элемент тяжелого металла, обладающий высокой степени адсорбции при pH 8, адсорбируется адсорбентом. В последующем pH остаточного раствора регулируют до значения pH, отличного от вышеупомянутого раствора, например, pH 5, с последующим контактированием раствора танниновым адсорбентом, так что на нем адсорбируется еще один элемент тяжелого металла, обладающий высокой степенью адсорбции при pH 5. Из этого следует, что на адсорбенте может эффективно адсорбироваться множество элементов тяжелых металлов и его можно выделять из раствора, содержащего элементы тяжелых металлов.
При регенерации адсорбента и, например, при контактировании адсорбента с раствором, содержащим тяжелый металл, и имеющим pH 8, адсорбент, который адсорбирует элемент тяжелого металла, подвергают контактированию с водным раствором минеральной кислоты, имеющим pH, отличный от pH 8, например, pH 5, в результате десорбируя или элюируя из него элемент тяжелого металла. Помимо этого, при регенерации адсорбента, например, когда адсорбент контактируют с раствором, содержащим тяжелый металл, и имеющим pH 5, адсорбент, который адсорбирует элемент тяжелого металла, подвергают контактированию с водным щелочным раствором, имеющим pH, отличный от pH 5, например, pH 8, тем самым элюируя или десорбируя из раствора элементы тяжелых металлов.
Как упомянуто выше, согласно настоящему изобретению, благодаря использованию преимущества, заключающегося в зависимости pH от степени адсорбции и степени элюирования таннинового адсорбента, все из элементов тяжелых металлов можно эффективно адсорбировать на адсорбенте, и каждый из элементов тяжелых металлов, таким путем адсорбированный, можно независимо элюировать из адсорбента с высокими степенями элюирования.
В предложенном способе можно легко осуществлять как непрерывные, так и периодические способы с использованием одного адсорбента, и благодаря регулированию pH, так что аппаратура, используемая для предложенного способа, не является сложной.
Кроме того, предложенный способ может обеспечить быструю обработку раствора, содержащего как уран, так и торий, которые образуются в процессе производства ядерного топлива; раствора, содержащего одновременно трансурановые элементы, полученные в процессе производства топлива, такие как кюрий, америций, нептуний и плутоний; так же как раствора, содержащего одновременно свинец, кадмий, шестивалентный хром, ртуть и железо, которые образуются из процессов обработки элемента тяжелого металла.
Настоящее изобретение описывается более подробно с использованием ссылки на следующие примеры, хотя оно и не ограничивается ими.
Пример 1.
8 г дубильного порошка из Австралийской акации растворяют в водном растворе, содержащем 37 мас.% формальдегида. К полученному раствору добавляют 14 мл или 13,3 (нормального) водного раствора аммиака для выпадения в осадок таннинового соединения, с последующей фильтрацией. Отфильтрованному осадку предоставили возможность отстояться в течение четырех дней при комнатной температуре для его старения, с тем чтобы получить в результате танниновый адсорбент, состоящий из нерастворимого таннина с размером частиц порядка 1,6 - 2,4 мм.
Было приготовлено 200 мл смешанного раствора, содержащего кюрий, америций, нептуний и уран. Смешанный раствор был приготовлен путем одновременного смешения раствора, имеющего концентрацию кюрия (244 см) 3,5·10-2 Bq/см3, раствора, имеющего концентрацию америция (241Ам) 3,5·10-2 Bq/см3, раствора, имеющего концентрацию нептуния (237 Np) 3,5·10-2 Bq/см3, и раствора, имеющего концентрацию урана (U) 1,0·10-1 Bq/см3. Концентрация в виде смешанного раствора составила 2,05·10-1 Bq/см3, и смешанный раствор был сильно кислотным и имел pH 2 или менее.
К смешанному раствору добавили 13,3 N водный раствор аммиака с доведением его pH до pH 6,0. К смешанному раствору, в котором был отрегулирован pH, добавили 800 мг (сухой вес) таннинового адсорбента с последующим перемешиванием в течение двух часов при комнатной температуре. Перемешанный смешанный раствор профильтровали через фильтровальную бумагу (фильтровальная бумага Тойо, N 6), и определили смешанную концентрацию смеси, содержащей: кюрий, америций, нептуний и уран. Смешанная концентрация была определена как 1,9·10-2 Bq/см3, а степень адсорбции смеси составила 90,73%. Соответствующие концентрации каждого элемента были измерены, так что концентрация кюрия составила 4,3·10-3 Bq/см3 (степень адсорбции 87,7%), концентрация америция составила 1,4·10-2 Bq/см3 (степень адсорбции 60,7%), концентрация нептуния составила 8,5 · 10-4 Bq/см3 (степень адсорбции 97,6%), и концентрация урана составила 8,0·10-5 Bq/см3 (степень адсорбции 99,9%).
К фильтрату добавили 13,3 N азотную кислоту с тем, чтобы довести до pH 3,5. К фильтрату с отрегулированным pH добавили 800 мг (сухой вес) таннинового адсорбента, с последующим перемешиванием в течение двух часов при комнатной температуре. Перемешанный смешанный раствор снова профильтровали через фильтровальную бумагу (фильтровальная бумага Тойо, N 6), как в предыдущем примере, и определяли смешанную концентрацию кюрия, америция, нептуния и урана. Смешанная концентрация составила 1,4·10-3 Bq/см3, а степень адсорбции равнялась 92,6%. Соответствующие концентрации каждого элемента были измерены, так что концентрация кюрия равнялась 6,4·10-4 Bq/см3 (степень адсорбции 88,1%), концентрация америция равнялась 6,3·10-4 Bq/см3 (степень адсорбции 95,5%), концентрация нептуния равнялась 1,4·10-4 Bq/см3 (степень адсорбции 83,5%) и концентрация урана равнялась 3,0·10-5 Bq/см3 (степень адсорбции 62,5%). Концентрацию урана измеряли с помощью фторофотометра, а концентрация элементов, отличных от урана, были измерены с помощью альфа-спектрометра. Это указывает на то, что когда смешанный раствор, pH которого был доведен до pH 6,0, и фильтрат, pH которого был отрегулирован до pH 3,5, были адсорбированы танниновым адсорбентом, соответственно, уран и три разновидности трансурановых элементов можно было адсорбировать танниновым адсорбентом с высокой степенью адсорбции, в течение относительно короткого периода времени.
Пример 2.
250 мл раствора были приготовлены путем одновременного смешивания растворов, имеющих концентрацию свинца 10 ррм (ч/млн), концентрацию кадмия 10 ррм, концентрацию шестивалентного хрома 10 ррм, концентрацию ртути 10 рмм и концентрацию железа 1 ррм. Общая концентрация соответствующих элементов тяжелых металлов равнялась 41 ррм.
К смешанному раствору добавили 13,3 H водный аммиак с тем, чтобы довести pH его до pH 10,0. К смешанному раствору, pH которого был отрегулирован, добавили 1000 мг (сухой вес) таннинового адсорбента, полученного в примере 1, с последующим перемешиванием в течение 3 ч при комнатной температуре. Перемешанный смешанный раствор профильтровали через фильтровальную бумагу (фильтровальная бумага Тойо, N 6) и измеряли каждую концентрацию элементов тяжелых металлов в фильтрате. В результате концентрация свинца была определена равной 0,10 ррм (степень адсорбции 99,0%), концентрация кадмия как 0,30 ррм (степень поглощения 97,0%), концентрация шестивалентного хрома как 9,90 ррм (степень поглощения 1,0%), концентрация ртути как 8,90 ррм (степень поглощения 11,0%) и концентрация железа как 0,35 ррм (степень адсорбции 65,0%). Общая (суммарная) концентрация элементов тяжелых металлов в фильтрате равнялась 19,55 ррм, а степень их адсорбции составила 52,3%.
К фильтрату добавили 13,3 H азотную кислоту для доведения ее значения pH до pH 4,5. К фильтрату, pH которого был отрегулирован до pH 4,5, добавили 1000 мг (сухой вес) таннинового адсорбента, с последующим перемешиванием в течение 3 ч при комнатной температуре.
Перемешанный смешанный раствор снова профильтровали через фильтровальную бумагу (фильтровальная бумага Тойо, N 6), как и в предыдущем примере, и измерили каждую концентрацию свинца, кадмия, шестивалентного хрома, ртути и железа в фильтрате. В результате, концентрация свинца была определена равной 0,075 ррм (степень адсорбции 25,0%), концентрация кадмия определена равной 0,225 ррм (степень адсорбции 15,0%), концентрация шестивалентного хрома определена равной 0,10 ррм (степень адсорбции 99,0%), концентрация ртути определена равной 0,979 ррм (степень адсорбции 89,0%) и концентрация железа определена равной 0,21% ррм (степень адсорбции 94,0%). Общая концентрация соответствующих элементов тяжелых металлов в фильтрате была определена равной 1,43 ррм, а степень их адсорбции составила 92,7%, и общая степень адсорбции, достигнутая в результате двукратного добавления адсорбента, составила 96,5%.
Это указывает на то, что когда pH смешанного раствора был доведен до 10, свинец и кадмий были, в основном, адсорбированы и отделены от смешанного раствора, а когда pH смешанного раствора был доведен до 4,5, то шестивалентный хром, ртуть и железо были в основном адсорбированы и отделены от смешанного раствора. Таким образом, когда адсорбцию повторили дважды с изменением при этом pH смешанного раствора, пять разновидностей элементов тяжелых металлов могли быть отделены с высокими степенями адсорбции в целом.
Пример 3.
Был приготовлен водный раствор (250 мл) триоксидов хрома (концентрация шестивалентного хрома 18,0 ррм), pH которого отрегулирован до 5,0 с помощью аммония. К водному раствору добавили 550 мг (сухой вес) таннинового адсорбента, полученного в примере 1, с последующим перемешиванием в течение 2 ч при комнатной температуре. Перемешанный смешанный раствор профильтровали через фильтровальную бумагу (фильтровальная бумага Тойо, N 6) и была измерена концентрация шестивалентного хрома в фильтрате. В результате, концентрация шестивалентного (хрома) была определена как 0,2 ррм, а степень адсорбции составила 98,9%.
Танниновый адсорбент, таким образом профильтрованный, тщательно промыли чистой водой, с последующим повторным фильтрованием. Повторно профильтрованный адсорбент добавили к 250 мл водного раствора гидроокиси натрия с pH 10, с последующим перемешиванием в течение 30 мин. Перемешанный раствор профильтровали и измерили концентрацию шестивалентного хрома в фильтрате. Концентрация шестивалентного хрома была определена равной 17,5 ррм, а степень его элюирования (извлечения) составила 98,3%. Танниновый адсорбент, из которого был элюирован шестивалентный хром, тщательно промыли чистой водой, с последующим повторным фильтрованием для получения повторно промытого таннинового адсорбента. Помимо этого (добавили) 250 мл водного раствора хлорида кадмия (концентрация кадмия 15,0 ррм), pH которого был отрегулирован до 10 с помощью водного раствора гидроокиси натрия. К водному раствору добавили повторно промытый танниновый адсорбент, с последующим перемешиванием в течение 2 ч. Перемешанный смешанный раствор профильтровали и измеряли концентрацию кадмия в фильтрате. В результате, концентрация кадмия была определена равной 0,3 ррм, а степень его адсорбции составила 98,0%.
Формула изобретения: 1. Способ адсорбции и выделения элемента тяжелого металла из водного раствора одного или более элементов тяжелых металлов с помощью адсорбента, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют танниновый адсорбент, а сорбцию ведут последовательно, ступенчато после предварительного регулирования рН раствора, соответствующего оптимальной сорбции извлекаемого металла.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию ведут в статическом режиме путем добавления таннинового адсорбента в раствор, содержащий элемент тяжелого металла, или в динамическом режиме, включающем пропускание раствора, содержащего элемент тяжелого металла, через колонну с загрузкой из таннинового адсорбента.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что тяжелый металл в растворе представляет собой один или более актинидов, выбранных из группы, состоящей из урана, тория, кюрия, америция, нептуния, плутония и их смесей и/или один или более металлов, выбранных из группы, состоящей из свинца, кадмия, хрома, ртути, железа и их смесей.
4. Способ регенерации таннинового адсорбента, содержащего адсорбированный на нем тяжелый металл, из раствора, содержащего тяжелый металл, отличающийся тем, что регенерацию осуществляют контактированием адсорбента с водным раствором минеральной кислоты или водным щелочным раствором, имеющим рН, отличный от рН раствора, содержащего тяжелый металл.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что тяжелый металл в растворе представляет собой один или более актинидов, выбранный из группы, состоящей из урана, тория, кюрия, америция, нептуния, плутония и их смесей и/или один или более металлов, выбранных из группы, состоящей из свинца, кадмия, хрома, ртути, железа и их смесей.
6. Способ по пп.4 и 5, отличающийся тем, что регенерирование таннинового адсорбента ведут в статическом режиме, включающем введение адсорбента в водный раствор минеральной кислоты или водный щелочной раствор, или в динамическом режиме, включающем пропускание раствора кислоты или щелочного раствора через колонну с адсорбентом.
7. Способ по пп. 2 и 6, отличающийся тем, что при проведении процесса сорбции и десорбции в динамическом режиме, включающем пропускание очищаемого раствора или регенерирующего раствора через колонну с танниновым адсорбентом, после сорбции и десорбции каждого элемента адсорбент промывают водой.