1. 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)A4(11)29848

2. 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.

3. 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