×
20.11.2013
216.012.826b

ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002499063
Дата охранного документа
20.11.2013
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способу экстракции цинка из водного раствора. Способ включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение органической и водной фаз. Экстракцию осуществляют растительными маслами. Процесс ведут при отношении водной (B) к органической (О) фазе В:O≤7, pH 7-10 и регулировании величины pH в течение не более 60 мин. Технический результат заключается в высокой степени эффективности извлечения цинка из водных растворов с одновременной экономичностью и безопасностью процесса. 7 ил., 6 пр.
Основные результаты: Способ экстракции цинка из водного раствора, включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение органической и водной фаз, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют растительными маслами при отношении водной (В) к органической (О) фазе В:O≤7, pH 7-10 и регулировании величины pH в течение не более 60 мин.
Реферат Свернуть Развернуть

Способ экстракции цинка из водных растворов относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов и может быть использован в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Известен способ электроэкстракции ионов цинка [Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. - М.: Мир, 1972, с.787 и 788].

Недостатком способа является большой расход электроэнергии и необходимость доизвлечения ионов цинка, например, сорбцией для извлечения ионов цинка из раствора после электроэкстракции до норм ПДК.

Наиболее близким техническим решением является способ [патент 2229526 РФ, 2004, C22B, 3/26 // C22B 15:00, 19:00, БИ №15] экстракции ионов цинка из водных растворов при pH 3-11 смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина.

Недостатком способа является относительная дороговизна используемых экстрагентов.

Задачей изобретения является использование экономичного и эффективного способа для извлечения ионов цинка из водных растворов.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в экономичности и эффективности извлечения ионов цинка из водных растворов.

Этот технический результат достигается тем, что в известном способе экстракции цинка из водного раствора, включающем контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, экстракцию осуществляют из водного раствора растительными маслами при отношении водной (В) к органической (О) фазы В:O≤7, pH 7-10 и регулировании величины pH в течение не более 60 мин.

Сущность способа поясняется данными фиг.1-7, в которых указаны концентрация цинка в исходных растворах, время экстракции при заданной величине pH, концентрация цинка и величина pH в осветленной водной фазе, коэффициент распределения, рассчитываемый как отношение равновесных концентраций цинка в органической и водной фазах.

Перемешивание и поддержание заданного значения рН осуществляли до тех пор, пока в дальнейшем кислотно-основные характеристики системы изменялись незначительно. Заданное значение рН поддерживали в течение 1,0-3,5 ч, в дальнейшем величина рН изменялась незначительно. Однако, для большей гарантии достижения равновесия контакт органической и водной фаз осуществляли не менее суток. По достижении равновесия между органической и осветленной водной фазами органическую фазу отделяли от водной, в последней определяли величину pH и остаточную концентрацию цинка. Для поддержания заданного значения pH раствора в процессе экстракции в качестве нейтрализаторов использовали растворы щелочи NaOH и кислоты H2SO4.

Используя значения концентраций цинка в водном растворе - исходном и после экстракции, рассчитывали коэффициент распределения цинка D между органической и водной фазами.

Примеры практического применения

Пример 1 (фиг.1)

На фиг.1 дана зависимость остаточной концентрации ионов цинка от величины рН раствора. Экстрагент - оливковое масло. С0=1,1 г/дм3, время экстракции 2 часа, O:В=1:3, t=20°С. Экстракция осуществляется при pH 7-10. Лучшие результаты экстракции получены при pH 10, D=207. При pH≥11 образуются осадки.

Пример 2 (фиг.2)

На фиг.2 дана зависимость остаточной концентрации ионов цинка от времени экстракции. Экстрагент - оливковое масло, С0=2,3 г/дм3, pH 10, O:В=1:3, t=20°С. Видно, что время экстракции не превышает 60 мин.

Пример 3 (фиг.3)

На фиг.3 дана зависимость остаточной концентрации ионов цинка от отношения В:O. Экстрагент - оливковое масло, С0=2,3 г/дм3, время экстракции - сутки, t=20°C, pH 10. Экстракция осуществляется при В:O≤7. При В:O>8 образуются осадки.

Пример 4 (фиг.4)

На фиг.4 дана зависимость остаточной концентрации ионов цинка от времени и начальной концентрации С0, г/дм3: 1,1; 1,5; 2,1; 2,4. Экстрагент - оливковое масло, O:В=1:3, t=20°С. Экстракция осуществляется за время не более 60 мин.

С помощью пакета программ Mathcad по данным фиг.4 получены зависимости остаточной концентрации С, г/дм3, от исходной концентрации С0, г/дм3, и времени τ, ч:

Статистические параметры уравнения: R2=0,999; Fрасч=28,589; Fтабл=4,027; в пределах: 1,1≤С0≤2,4 и 0,25≤τ≤1,00. Смин (1,1; 0,667)=-0,081; Смах(2,4;0,25)=1,032.

В связи с тем, что Fрасч>Fтабл, уравнение (1) адекватно отражает экспериментальные данные, представленные на рис.4, в условиях ограничений независимых переменных.

Установлено, что экстракция описывается уравнением первого порядка вида

где k - константа скорости процесса.

По данным фиг.4 рассчитаны значения k в уравнении (2):

С0, г/дм3 1,10 1,5 2,1 2,4
k, мин-1 0,070 0,065 0,060 0,049

В интервале исходных концентраций С0=1-2,4 г/дм3 с увеличением концентрации скорость процесса убывает.

Пример 5 (фиг.5, фиг.6)

На фиг.5 дана зависимость остаточной концентрации ионов меди от времени экстракции и температуры t=15, 20 и 35°С. Экстрагент - оливковое масло, С0=2,4 г/дм3, O:В=1:3. Экстракция осуществляется за время не более 60 мин.

Установлено, что экстракция описывается уравнением первого порядка (2).

По данным фиг.5 рассчитаны значения k в уравнении (2):

t, °C 15 20 35
k, мин-1 0,027 0,048 0,121

При нагревании в пределах t=15-35°С скорость процесса увеличивается.

На фиг.6 дана зависимость логарифма остаточной концентрации ионов цинка от обратной температуры Т=288, 293, 308°K (t=15, 20, 35°C). Экстрагент - оливковое масло. С0=2,4 г/дм3, O:В=1:3.

По данным фиг.6 для уравнения Аррениуса вида

ln k=ln k0-E/RT,

где ln k0 - предэкспонента,

E - энергия активации процесса экстракции, Дж/моль,

R=8,314 Дж/(моль·градус) - универсальная газовая постоянная, рассчитана энергия активации, равная Е=54257 Дж/(моль·градус).

Первый порядок процесса и величина энергии активации Е=54 кДж/(моль·градус) свидетельствуют о том, что, вероятно, процесс экстракции ионов цинка растительным маслом лежит в кинетической области и лимитируется образованием комплекса ионов цинка с составляющими экстрагента, который сольватируется в органическую фазу.

Пример 6 (фиг.7)

На фиг.7 дана зависимость коэффициента распределения D от вида растительного масла: 1 - абрикосовое, 2 - тыквенное, 3 - кедровое, 4 - соевое, 5 - виноградное, 6 - кукурузное, 7 - грецкого ореха, 8 - подсолнечного, 9 - льняного, 10 - оливкового.

Условия экстракции: O:В=1:3, pH=10, t=20°С;

а-С0=5,0 г/дм3; б-С0=2,3 г/дм3; в-С0=1,1 г/дм3.

Высокие показатели экстракции получены для абрикосового, тыквенного, кедрового, соевого, кукурузного, грецкого ореха и оливкового масел и плохо экстрагируют ионы цинка виноградное, подсолнечное и льняное масла.

Комплекс ионов цинка в экстракте имеет желтый, а осадки гидроксидов - белый цвет.

Высокие показатели экстракции получены, вероятно, потому, что в составе растительных масел содержатся олеиновая кислота и другие компоненты, способные экстрагировать ионы тяжелых металлов. Растительные масла - это насыщенные и ненасыщенные (с одной, двумя и тремя двойными связями) одноосновные органические кислоты с неразветвленной углеродной цепью и четным числом углеродных атомов (преимущественно C16 и С18). Так, содержание олеиновой кислоты, % мас.: в подсолнечном масле 24-40, в кукурузном масле - 30-49, в оливковом масле - около 80, в соевом масле - 23-29. Кроме того, в растительных маслах обнаружены в небольших количествах жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов (от С15 до С23).

Высокие показатели экстракции ионов цветных металлов растительными маслами свидетельствуют также о том, что в зоне влияния промышленных предприятий ионы цветных металлов могут накапливаться в растениях из почвы, особенно при сбросе неочищенных промышленных сточных вод. Это говорит о высокой экологической опасности для растений и животных ионов цветных металлов, попадающих в почву в результате деятельности промышленных предприятий.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ экономичен за счет использования недорогого и эффективного экстрагента.

Способ экстракции цинка из водного раствора, включающий контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение органической и водной фаз, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют растительными маслами при отношении водной (В) к органической (О) фазе В:O≤7, pH 7-10 и регулировании величины pH в течение не более 60 мин.
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
ЭКСТРАКЦИЯ ИОНОВ ЦИНКА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ РАСТИТЕЛЬНЫМИ МАСЛАМИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 29 items.
10.05.2013
№216.012.3de2

Экстракция меди из водных растворов растительными маслами

Изобретение относится к экстракции меди из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции меди из водного раствора включает контактирование экстрагента, в качестве которого используют растительные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481409
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.09.2013
№216.012.66da

Экстракция ионов железа из водных растворов растительными маслами

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, металлургии и очистке промышленных и бытовых стоков. Экстракцию железа растительными маслами осуществляют из водного раствора при отношении водной (В) к органической (О) фазе В:O≥3 для Fe (III) и В:O=3-6 для Fe (II); при рН 2-3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491977
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.12.2013
№216.012.8d59

Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами

Изобретение относится к способу экстракции ионов свинца из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ включает контактирование экстрагента и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501868
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.04.2014
№216.012.bd76

Сорбционное извлечение ионов кобальта из кислых хлоридных растворов

Изобретение относится к сорбционному извлечению ионов кобальта Соиз кислых хлоридных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Сорбцию ионов Соведут из солянокислых растворов, содержащих хлориды аммония или щелочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514242
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.04.2014
№216.012.bd78

Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов

Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Извлечение ионов железа осуществляют сорбцией на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514244
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.06.2014
№216.012.d754

Способ извлечения тяжелых металлов, железа, золота и серебра из сульфатного спека

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы. Способ извлечения ионов тяжелых металлов железа, золота и серебра из сульфатного кека включает выщелачивание спека 3 н. раствором HCl при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520902
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.12.2015
№216.013.9cb6

Экстракция ионов цинка (ii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение может быть использовано в металлургии и при очистке промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. Экстракцию осуществляют из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571743
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a145

Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение относится к способу экстракции железа из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Экстракцию железа (III) из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) осуществляют из водного раствора с концентрацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572927
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.bed0

Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов

Изобретение относится к способу извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов. Способ включает экстракцию с использованием в качестве экстрагента растительных масел, содержащих жирные кислоты, при величине рН водных растворов, равной 9-11. Затем ведут отстаивание образующейся системы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576569
Дата охранного документа: 10.03.2016
20.04.2016
№216.015.3745

Способ селективной экстракции железа (iii) и цинка (ii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение относится к способу селективного извлечения ионов Fe(III) и Zn(II) из водных растворов смеси их солей экстракцией трибутилфосфатом (ТБФ). Способ включает обработку раствора и экстрагента, контакт раствора и экстрагента. При этом осуществляют порционное введение экстрагента при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581316
Дата охранного документа: 20.04.2016
Showing 1-10 of 29 items.
10.05.2013
№216.012.3de2

Экстракция меди из водных растворов растительными маслами

Изобретение относится к экстракции меди из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции меди из водного раствора включает контактирование экстрагента, в качестве которого используют растительные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481409
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.09.2013
№216.012.66da

Экстракция ионов железа из водных растворов растительными маслами

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, металлургии и очистке промышленных и бытовых стоков. Экстракцию железа растительными маслами осуществляют из водного раствора при отношении водной (В) к органической (О) фазе В:O≥3 для Fe (III) и В:O=3-6 для Fe (II); при рН 2-3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491977
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.12.2013
№216.012.8d59

Экстракция ионов свинца из водных растворов растительными маслами

Изобретение относится к способу экстракции ионов свинца из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ включает контактирование экстрагента и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501868
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.04.2014
№216.012.bd76

Сорбционное извлечение ионов кобальта из кислых хлоридных растворов

Изобретение относится к сорбционному извлечению ионов кобальта Соиз кислых хлоридных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Сорбцию ионов Соведут из солянокислых растворов, содержащих хлориды аммония или щелочных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514242
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.04.2014
№216.012.bd78

Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов

Сорбционное извлечение ионов железа из кислых хлоридных растворов относится к области извлечения веществ с использованием сорбентов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Извлечение ионов железа осуществляют сорбцией на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514244
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.06.2014
№216.012.d754

Способ извлечения тяжелых металлов, железа, золота и серебра из сульфатного спека

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано при переработке концентратов, промпродуктов и твердых отходов, содержащих металлы. Способ извлечения ионов тяжелых металлов железа, золота и серебра из сульфатного кека включает выщелачивание спека 3 н. раствором HCl при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520902
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.12.2015
№216.013.9cb6

Экстракция ионов цинка (ii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение может быть использовано в металлургии и при очистке промышленных и бытовых стоков. Способ экстракции цинка из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) включает контактирование экстрагента и раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. Экстракцию осуществляют из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571743
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a145

Экстракция ионов железа (iii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение относится к способу экстракции железа из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Экстракцию железа (III) из водного раствора трибутилфосфатом (ТБФ) осуществляют из водного раствора с концентрацией...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572927
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.bed0

Способ извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов

Изобретение относится к способу извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов. Способ включает экстракцию с использованием в качестве экстрагента растительных масел, содержащих жирные кислоты, при величине рН водных растворов, равной 9-11. Затем ведут отстаивание образующейся системы с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576569
Дата охранного документа: 10.03.2016
20.04.2016
№216.015.3745

Способ селективной экстракции железа (iii) и цинка (ii) из водных растворов трибутилфосфатом

Изобретение относится к способу селективного извлечения ионов Fe(III) и Zn(II) из водных растворов смеси их солей экстракцией трибутилфосфатом (ТБФ). Способ включает обработку раствора и экстрагента, контакт раствора и экстрагента. При этом осуществляют порционное введение экстрагента при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581316
Дата охранного документа: 20.04.2016
+ добавить свой РИД