182557. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kromátion eltávolítására alkálifém-kromátot és alkálifémklorátot tartalmazó vizes oldatokból
1 182557 2 A találmány tárgya eljárás kromátion eltávolítására alkálifém-kromátot és alkálifém-klorátot, valamint kloridot tartalmazó vizes oldatból ioncserélő gyanta alkalmazásával, az ioncserélő gyantáról a megkötött kromátionokat leoldva és az ioncserélő gyantát regenerálva. A találmány szerinti eljárást úgy végezzük, hogy az oldatot klorid alakban levő anioncserélő gyanta és részlegesen hidrogén alakban levő gyengén savas kationcserélő gyanta keverékét tartalmazó ágyon vezetjük át, ahol a kationcserélő gyantában jelenlevő ioncserélő helyek száma nagyobb vagy egyenlő az anioncserélő gyantában jelenlevő ioncserélő helyek számával, és az anioncserélő gyanta mennyisége elegendő ahhoz, hogy az oldatból eltávolítandó kromátionok számával legalább ekvivalens ioncserélő helyet biztosítson, majd az anioncserélő gyantáról, kívánt esetben, a kromátiont visszanyerjük, és adott esetben az ioncserélő gyantát regeneráljuk. A 3 835 001 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás eljárást ismertet a kromátion alkálifém-klorátot és alkálifém-kloridot tartalmazó vizes oldatából történő eltávolítására. Az ismert eljárás szerint az oldatot erősen bázikus aninoncserélő gyantát tartalmazó ágyon vezetik át a kezelendő oldat eredeti pH-értékén, amely 6,5-nél kisebb, célszerűen 5 körül van. Az anioncserélő gyanta klorid alakban van jelen az ágyben. A 3 980 751 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, ahol a kromátionokat szintén ioncserélés útján távolítják el az alkálifémklorátot és -kloridot tartalmazó oldatból. A műveletet sósavas oldatban, erősen savanyú közegben végzik. (A pH 0,5-nél kisebb.) E megoldás hátránya, hogy az erősen savas közegben könnyen keletkezik szabad Cl2 gáz, ami C102 képződéshez vezet, emellett az erősen savas közegben az anioncserélő gyanta élettartama, következésképpen kapacitása kisebb. Jóllehet a fenti ismert eljárások segítségével lényegesen hatékonyabban távolítható el a kromátion, mint a korábbi ismert eljárásokkal, továbbra sem volt megoldott a kromátion tökéletes eltávolítása. Olyan ipari eljárás kidolgozására volt tehát szükség, amellyel gazdaságosan távolítható el a kromátion teljes mennyisége. A kezelendő oldat tartalmazhat 10 ppm alkálifém-kromátot, de tartalmazhat ennél lényegesen nagyobb mennyiséget is. Az alkálifcmkromát koncentrációja az oldatban általában 20 g/1 alatt van. A gazdaságos ipari eljárásnak az oldat egyszeri kezelésével kell a kromátion legnagyobb részének, célszerűen azonban a teljes mennyiségének az eltávolítását biztosítani, anélkül, hogy egyidejűleg a jelentős veszélyforrást képező klórdioxid képződne. A találmány szerint úgy távolítjuk el a kromátionokat a nagy mennyiségű oldott alkálifém-kromátot tartalmazó vizes oldatokból, hogy az oldatot klorid alakban levő anioncserélő gyanta és részlegesen hidrogén alakban levő gyengén savas kationcserélő gyanta keverékét tartalmazó ágyon vezetjük át, ahol a kationcserélő gyantában jelenlevő ioncserélő helyek száma nagyobb vagy egyenlő az anioncserélő gyantában jelenlevő ioncserélő helyek számával, és az anioncserélő gyanta mennyisége elegendő ahhoz, hogy az oldatból eltávolítandó kromátionok számával legalább ekvivalens ioncserélő helyet biztosítson. 5 A találmány szerinti eljárás előnyös változata szerint a kationcserélő gyantát 0,5—2,0 súlyrész mennyiségben alkalmazzuk az anioncserélő gyanta 1 súlyrész mennyiségére vonatkoztatva. A kevert ioncserélő gyanta alkalmazásának előnye, 10 hogy ez a megoldás megnöveli az anioncserélő gyanta élettartamát, következésképpen a gyanta kapacitását, továbbá kevert anioncserélő gyanták alkalmazása esetén csökken a klóridoxid képződésének veszélye. A hidrogén formájú kationcserélő gyanta a kromátio- 15 nokat dikromáttá alakítja, a dikromát ionok kötődnek meg az anioncserélő gyantán. Maga a kationcserélő gyanta nem köt meg kromát iont. A kationcserélő gyantát azért kell célszerűen ekvimoláris aránynál nagyobb mennyiségben alkalmazni az anioneserélő 20 gyantához viszonyítva, mert a hidrogénforma általában 100%-nál kisebb mennyiségben van jelen. Az ipari gyakorlatban az ioncserélő helyek számát általában a teljes ioncserélő kapacitással adják meg. Ez utóbbit milliekvivalens/milliliter vagy milliekviva- 25 lens/gramm egységben fejezik ki ; meghatározás módja azonban az egyes gyantagyártó cégeknél kissé eltérő. Az Amberlite IRC—50 gyantára vontakozólag 1972- ben kiadott műszaki tájékoztatóban az alábbiakat állapítják meg : 30 „Teljes ioncserélő kapacitás: Az Amberlite IRC—50 gyanta maximális kapacitását célszerűen úgy határozhatjuk meg, hogy a hidrogén alakban levő gyantából vett jellemző mintát 0,1 N nátriumhidroxid-oldat feleslegével hozzuk érintkezésbe, és hagyjuk, hogy egyen- 35 súly alakuljon ki. Ehhez 24—48 órát biztosítunk. A semlegesített nátrium hidroxid mennyiségét egyenértékűnek vesszük az ioncserélő gyanta maximális kapacitásával.” A találmány szerinti eljárás során alkalmazott ka- 40 tion- és anioncserélő gyanták akár géltípusúak, akár makroretikulárisak lehetnek, célszerűbb azonban a makroretikuláris gyantatípus, mivel nagyobb a stabilitása az egymást követő ioncserélő ciklusokban. Az ioncserélő gyanták különféle típusait például a kö- 45 vetkező irodalmi hely tárgyalja : Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 2. kiadás, 11. kötet, 871. és az ezt követő oldalak. A találmány szerinti eljáráshoz alkalmazott anioncserélő gyanta gyengén vagy erősen bázikus lehet. 50 Abból a szempontból azonban, hogy a regenerálás folyamán a visszanyerés kvantitatív legyen, előnyösebb a gyengén bázikus anioncserélő gyanta. Az ioncserélő eljárás során a kromátiont eltávolító lépésnél az anioncserélő gyantának kezdetben klorid alakban 55 kell jelen lennie. A találmány szerinti eljárásnál használt kationcserélő gyanta gyenge sav, amelynek részlegesen hidrogén alakban kell lennie a kromátion eltávolitásának megkezdésekor. 60 „Részlegesen hidrogén alak” kifejezésen azt ért jük, 3
