183425. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cérium eltávolítására polimer diszperziókból
1 183 425 2 formájában kapjuk, amelyeknek a viszkozitásában nem mutatkozik lényeges változás hosszabb időtartam alatt sem. A találmány szerinti módszer különösen jól használható Ce(IlI)-nak ilyen diszperziókból való kinyerésére. Amennyiben ezt a módszert alkalmazzuk, akkor lényegében cériummentes terméket kapunk, azaz olyan termékhez jutunk, amely kevesebb, mint körülbelül 0,0015 súly% ilyen cériumot tartalmaz a diszperzióban lévő szárazanyagra számítva. Mivel az ilyen diszperziók kereskedelmi értéke főként az, hogy a diszperzió könnyen kezelhető, keverhető és alkalmazható, arra van szükség, hogy a Ce(III)-t a diszperzió lebontása nélkül nyeljük ki. Ezt úgy érhetjük el, hogy a diszperziót kationcserélő gyantával érintkeztetjük és így adszobeáljuk a Ce(III)-at. Általában alkalmas gyanták az erős savas kationcserélő gyanták. A gyanta hidrogén-forrnában vagy hidrogénfémkationformában lehet jelen. Hidrogén-forma esetén a nátrium-, kálium-, lítium- és ammóniumionok a megfelelő ionok, előnyös a nátriumion. A gyanta hidrogénfémkation-formája lehetővé teszi, hogy a gyantával^kezelt diszperziót megfelelő pH-n kapjuk. Ahol arra van szükség, hogy a pH-t szabályozzuk a Ce(IIl)-nak a diszperzióból történő eltávolítása során, így a keményítő ojtott kopolimer diszperziók esetében, akkor a gyanta hidrogén-fémkation formája előnyös. Megfelelő kationok hidrogén-fémkation gyantákban való használatra a nátrium-, kálium-, lítium- és az ammóniumionok. Ezek közül a nátriumionok előnyösek. Ce(III) kinyerése érdekében a diszperziót pH=5,0 vagy ennél kisebb pH-érték mellett érintkeztetjük valamely erős kationcserélő gyantával. Keményítő-ojtott kopolimer diszperziók esetében a körülbelül 2,0—4,5 pH-tartomány az előnyös. Szükség esetén a pH-t ásványi savval, így kénsavval, vág}7 bázissal, így ammónium-hidroxiddal állíthatjuk be. Abban az esetben, ha gyantaágyat használunk, előnyös, ha az ágyat a diszperzió könnyen átjárja. Előnyös továbbá, ha nincs lényeges eltérés a kationcserélő gyanta hőmérséklete és a diszperzió hőmérséklete között. A diszperziót célszerű megszűrni, azért, hogy eltávolítsuk a polimer-aggregátumokat a gyantával való érintkeztetés előtt. Annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb mennyiségben eltávolíthassuk a Ce(III)-at, a diszperzió minden részének bensőleg érintkeznie kell a gyantával. Ezt kényelmesen úgy érjük el, hogy a diszperziót átengedjük valamilyen szitán vagy más hordozón levő gyantaágyon, amely lehetővé teszi, hogy a diszperzió átmenjen a hordozón. A cérium legnagyobb mértékű eltávolítása érdekében az ágynak elég vastagnak kell lennie ahhoz, hogy biztosítsa a diszperzió alapos érintkezését a kationcserélő gyantával, miközben az áthalad az ág}'on. Ilyen ágy használata lehetővé teszi azt is, hogy a Ce(III) egy lépésben adszorbcálódjék a gyantán és így a diszperzió elkülöníthető a gyantától. A gyantától elválasztott Ce(III) elkülönítése után célszerűen mind a cériumot, mind a gyantát tovább felhasználjuk. Meglepő módon azt találtuk, hogy ezt a legjobban úgy érhetjük el, hogy közvetlenül oldhatatlan csapadékot képezünk. A hagyományos deszorpciónál szükséges viszonylag hosszú idővel és a nagy folyadéktérfogaital ellentétben a kícsapási lépés gyors és nem kíván felesleges mennyiségű folyadékot. Meglepő módon a kicsapódott Ce(III) nem tömi el vág}' tölti ki a gyanta pórusait és könnyen eltávolítható mosással vagy dekantálással. Cériumnak a gyantából való eltávolítását és a gyanta regenerálását úgy végezhetjük, hogy az adszorbeált cériumot valamely erős egyértékű kation, így nátrium, kálium vagy lítium sójának és kénsavnak vagy oxálsavnak az oldatával érintkeztetjük. Bármely oldat, amely oldhatatlan ce*rium(III) vegyületet alkot, alkalmas erre a célra. Abban az esetben, ha a gyanta regenerálására szükség van, a kation megválasztása függ az elkülönítésre használt gyanta kationos formájától. Abban az esetben pedig, ha a gyanta hidrogén-nátrium-kation formáját használjuk az elkülönítésre, akkor cériumnak a gyantából való kiválasztására és a gyanta egyidejű regenerálására sóként nátrium-szulfátot alkalmazunk. Abban az esetben, ha nátrium-szulfátot használunk az elkülönítésre, akkor a cérium finomeloszlású cérium(III)-szulfát formájában csapódik ki, és ezt dekán tálassal vagy a gyantáról való lemosással választjuk el a gyantától, amelyet megfelelő szitán — mint hordozón — helyezünk el. Nátrium-szulfát-oldattal a cérium kicsapása legalább körülbelül 0,36 mólos nátrium-szulfát-koncentrációt kíván meg abban az oldatban, amellyel a gyantát kezeljük. Nátrium-szulfát híg kénsavban használható az elkülönítésre, tömény és kevésbé tömény kénsav nátrium-szulfát nélkül nem képes Ce(III)-nak a gyantából való kinyerésére. Abban az esetben, ha elérkezünk a legkisebb nátriumszulfát-koncentrációhoz, figyelembe kell vennünk a nedves gyanta hézagaiban levő folyadéktérfogatot. Körülbelül 38% átlagos hézagtérfogattal rendelkező gyantával a szükséges koncentrációt egy 0,5 mólos nátrium-szulfát-oldattal rendelkező ággyal elérhetjük. A minimális, körülbelül 0,36 mólos nátrium-szulfát-koncentrációt mindenképpen fenn kell tartani a kicsapó lépés folyamán. Ezt a koncentrációt úgy kapjuk, hogy szulfát-oldatot adunk a gyantához vagy szilárd nátrium-szulfátot oldunk fel a vizes gyantaszuszpenzióban. Ahogy az előzőekben említettük, az elkülönítést körülbelül 0,36-os vág}' nagyobb moláris nátrium-szulfát-koncentrációnál érhetjük el. A legnagyobb koncentrációt a nátrium-szulfát oldhatósága szabja meg. Az előnyös náírium-szulfátkoncentrációtartomány körülbelül 0,5 mólos és körülbelül 1,0 mólos koncentráció között van. Kívánt esetben a cérium elkülönítése után a gyantát erős kationná vagy hidrogén-fémkation formává regenerálhatjuk hagyományos módon, így erős savakkal és ilyen savak erős kationos sóival történő kezeléssel. Miután a Ce(III)-at elkülönítettük a gyantától, Ce(IV)-gyé oxidáljuk. Korábban már említettük, hogy ezt savas közegben oxidáló szerekkel, így S2082’-val és 03-al végezhetjük vág}' valamely oxianiont tartalmazó cérium(III) vegyületet, így Ce2(C03)3-at, Ce(OH)3-at vagy Ce2(C204)3-at, levegőben termikusán lebontunk. Az előnyös módszernél az elkülönített Ce(III)-at víztartalmú hidroxiddá alakítjuk erős bázissal, így nátriumvagy ammónium-hidroxiddal. A víztartalmú Cc(III)-hidroxidot ezután Ce(IV)-gyé oxidáljuk oly módon, hogy levegőt vagy oxigént vezetünk át a szuszpenzíón és közben a vizes közeg pH-ját körülbelül 6 vág}' e feletti értéken tartjuk. A reakció előrehaladását ténylegesen úgy követhetjük, hogy meghatározott időközökben a reakcóelegy mintáját erős savval megsavanyítjuk. Sárga szín kialakulása Ce(IV) jelenlétére utal, a szín erőssége minőségileg mutatja azt, hogy a Ce(IIl)-at milyen mértékben oxidáltuk Ce(IV)-gyé. A következő példák a találmány bemutatására szolgálnak, de a találmány köre nem korlátozódik csupán a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
