150728. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagytisztaságú Zn és Cd vegyületek előállítására
2 150.728 bak bázikus felületű adszorbensek, melyek ZnOxH2 0 vagy CdO-ból állíthatók elő. Az aktiváció olyan adszorbensek esetén, ahol a tisztítás végén nem kívánunk igen tiszta végterméket (a nehézfém szennyezés mennyisége nagyobb lehet a 1.10-5 g ion/g) szobahőmérsékleten is elvégezhető. Ha a végtermék szennyezési szintjét a fenti határ alatt kívánjuk tartani (kb. 1,10 7 g ion/g-ig), célszerű az utolsó fokozatok oszlopának, vagy oszlopainak anyagát magas hőmérsékleten (pl. '8—900 C°-on) aktiválni. ZnO alapú oszlopoknál pl. az aktiváció 5%-os, vizes NaOH oldattal történhet, melyet egy egyórás izzítás követ 6—8O0 C°-on. Az aktiváló oldat mennyisége kb. 10—35%-a a száraz ZnO-nak. A hőkezelés során áz oszlop anyagában (pl. ZnO-ban) levő szennyezések nagy része igen erősen megkötődik (a vas pl. ferrátok formájában) és ezáltal erősen csökken a kioldódás lehetősége. Ha ennél is tisztább végterméket kívánunk nyerni, fordított sorrendet kell az oszlop preparálásánál követni. Az oszlop anyagát képező oxid magas hőmérsékletű izzításával (ZnO esetén 1 óra 10O0 C°-on) rögzítjük a szennyezéseket, majd 40—50 C°-os híg lúgokkal pl. KOH, NaOH, esetleg NH4OH oldattal kialakítjuk a felületi aktív réteget. Ily módon igen nagytisztaságú és igen aktív ioncserélő és adszorbeáló felületek nyerhetők. Nagyobb szennyeződés esetén a kiváló vasoxidhidrát az oszlop tetején válik le, és eltömheti azt. Ilyenkor az elhasználódott ioncserélő réteget a vashidroxidokkal együtt el kell távolítani, és új, teljes aktivitású töltőanyaggal kell pótolni. Igen nagy tisztaságú végtermékek előállításánál az első fokozatok után alkalmazott műveletekhez (pl. hígításhoz) célszerű olyan desztillált vizet használni, melyet szintén az előzőekben ismertetett berendezésen tisztítottunk. Maga az eljárás az iparban és a kutatásban szokásos ioncserélő, vagy adszorpciós berendezésekkel valósítható meg, folytonos vagy szakaszos kivitelben. Az oszlopon lejátszódó tisztítási folyamatok különfélék. Elsődleges reakcióként kationcsere játszódik le, mely a szennyező fémionok helyett alkáli ionokat juttat az oldatba. Alárendelt, de fontos szerepet játszik a fenti folyamaton kívül a Zn++ (vagy Cd++) ioncsere, a molekuláris adszorpció, és az elektrosztatikus ionadszorpció is. Alkalikus adszorbensek esetén igen jelentősek lehetnek felületi alkalikus reakciók is, melyek eredményeként bázikus csapadékok (pl. vasoxihidrát) válnak le az adszorbens felületére. Az eljárás igen hatásos, különösen a vascsoport és a rézcsoport elemeinek eltávolítására. Hatásosságára jellemző, hogy pl. egyetlen, megfelelő töltettel rendelkező oszlop a tisztítandó oldat vastartalmát 2 g ion/lit. Fe3-ról 2,5 y/lit. alá csökkenti, ugyanakkor a Cu++ tartalom 10 y/lit. alá csökken hasonló kiindulási koncentrációk esetén. Igen nagy előnye az eljárásnak ez, hogy megfelelő tisztaságú oszloptöltet esetén több tisztító oszlop összekapcsolásával a jelenleg alkalmazott tisztítási eljárásoknál lényegesen jobb hatásfokú tisztítás érhető el. Két oszlopon történő tisztítás • esetén a spektroszkópiai vizsgálatok tanúsága szerint a Fe+++ és Cu++ mennyisége a kimutathatóság alá csökken. Ilyen tisztaságú szintet a jelenlegi eljárásokkal többszörös keresztkicsapással, elektrogravimetriás leválasztással és az összes reagensek előzetes letisztításával (pl. a szükséges savak, lúgok többszörös desztillálásával) sem sikerült elérni magas üzemi költségek mellett, melyek részint a folyamat anyag- és vegyszerigényéből, részint a magas technikai és munkaidő ráfordításból erednek. Gazdasági szempontból legelőnyösebb olyan berendezés építése, melynek első tagja, vagy tagjai tisztítás nélkül készült aktív ioncsere anyagot tartalmaznak, s csak az utolsó fokozatokban alkalmazunk tisztított alapanyagokból készült ioncserélő anyagot. Az oszloptöltő anyag tisztaságának nem kell elérnie a tisztítandó anyaggal szemben támasztott követelményeket, mivel fordított folyamatok lejtászódása (pl. Fe ionok leoldódása) — különösen alkalikus oszlopok esetén —, nem megy végbe. Az eljárás széles körben alkalmazható Zn és Cd vegyületek tisztítására. A következőekben néhány, példa szerinti kivitelt kívánunk bemutatni. 1. Spektráltiszta ZnS előállítása. Kiindulási anyagként felhasználhatunk kereskedelmi (pro anal, vagy puris) ZnO-t, vagy ZnSŰ4-t. ZnO felhasználása esetén az alapanyagot szulfáttá alakítjuk át. Kissé savanyú közegben, H202-vel feloxidáljuk a szennyeződéseket, majd kiforralva az oxidálószert, az oldat pH-ját neutrálisra állítjuk be. Az oxidáció kis mennyiségű vas esetén (0,1% alatt) elhagyható. A közel neutrális (pH 6—pH 8) oldatot rávezetjük az első tisztító oszlopra. A tisztító oszlopokat NaOH-val aktivált ZnOxH20-val töltjük meg. Az aktiválás vizes NaOH oldattal történik oly módon, hogy a kereskedelmi minőségű száraz ZnO mennyiségére számított 30%-nyi 3%-os NaOH oldatot felitatjuk a ZnO-ba, majd az így kapott szemcsés konzisztenciájú anyagot 170°-on két órán keresztül szárítjuk. A töltőanyagból a 0,2 mmnél kisebb részeket szitálással távolítjuk el, majd nedves betöltéssel az oszlopot buborékmentesen megtöltjük a tisztító anyaggal. A tisztítandó oldat átfolyási sebességét úgy választjuk meg, hogy az oszloptöltet szemcseméretétől függően a tartózkodási idő elegendő legyen. Kis szemcsék esetén az átfolyás vákuumszívatással gyorsítható. Nagyobb szemcsézettség esetén kisebb átáramlási sebességekkel kell dolgoznunk, figyelembe véve a lezajló diffúziós folyamatok sebességét. Egyegy oszlop termelése az oszlop méretezésétől és a töltőanyag minőségétől függően változó lehel. Az első fokozaton átáramló oldatot rávezetjük a második oszlopra, mely l'OOO C°-on izzított tiszta ZnO-t tartalmaz, melyet 5%-os vizes nátriumhidroxid oldattal aktiváltunk. (A második oszlop töltőanyagának előtisztítása a szokásos módon, a nehézfémeknek (NH/^S-el történő előkicsapásával történik, melyet a Zn (OH)2 lecsapása és kiizzítása követ.) Innen szükség esetén egy harmadik oszlop tetejére visszük fel az oldatot, mely az előző oszloppal azonos töltőanyagot tartalmaz.
