Dispositivo de recuperación de iones metálicos de la solución
Descripción general
 Los iones metálicos se concentran y recuperan eficientemente a partir de una solución rara que contiene iones de metales raros. El aparato de recuperación de iones metálicos incluye una cámara de recuperación 1 dividiendo la solución 7 que contiene iones metálicos con una membrana 2 de tamiz molecular. Se agrega un polímero de quelato soluble en agua a la cámara de recuperación 1. La membrana 2 de tamiz molecular está diseñada como una malla que puede pasar iones metálicos contenidos en la solución 7 que contiene iones metálicos pero que no puede pasar a través del polímero quelato. La cámara de recuperación 1 y la bomba de circulación 3 constituyen un circuito de recuperación para iones metálicos. Los iones metálicos contenidos en la solución 7 que contiene iones metálicos penetran a través de la membrana 2 del tamiz molecular y se combinan con el polímero quelante en la cámara 1 de recuperación para ser separados.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un aparato para separar y recuperar iones metálicos disueltos en una solución. En particular, la presente invención elimina principalmente iones metálicos perjudiciales de aguas residuales industriales, o alrededor de aparato de recuperación del ion metálico utilizado para recuperar iones de metales útiles a partir de agua de mar.
Antecedentes
Separar o concentrar los iones metálicos de la solución es un tema importante desde un entorno de contaminación hasta los recursos también. Por ejemplo, para eliminar iones de metales perjudiciales tales como el mercurio de las aguas residuales industriales, o magnesio del agua de mar, para recuperar eficazmente iones de metales valiosos tales como el uranio y los iones de metales de las tierras raras que se desea.
Convencionalmente, como un método para separar o concentrar iones metálicos, adsorbente, resina de intercambio iónico, un método por adsorción usando una resina quelante tal como (JP 64 80 408 da a conocer), se disolvió en reactivo que reacciona con la fase de aceite o un ion de metal Se usa un aparato para extraer iones metálicos de una solución acuosa mediante una fase oleosa, un aparato para precipitar iones metálicos por reacción y similares.
El método poroso o separación usando una capa de película de líquido se impregna con la fase de aceite preparada por disolución de un reactivo que reacciona con el ión metálico, también se ha estudiado el método de separación de acuerdo con una película funcional que tiene un grupo funcional en la película en sí. Además, usando una resina de intercambio iónico anfótero, a continuación, la adición de un agente quelante en el líquido de tratamiento, para formar un ciertos complejos de iones metálicos, un método para mejorar la separación de iones de metal mediante el bloqueo de la permeación de la membrana ha sido desarrollado (Patente Japonesa Abierto n. ° 63 147504).
Tarea de solución
Sin embargo, estos aparatos convencionales, ya que la adición de un adsorbente y un agente quelante a la solución que contiene iones de metal, como aguas residuales industriales y agua de mar, cuando la solución que contiene iones de metal es una cantidad grande, la desventaja de que el aditivo es considerablemente una cantidad grande Había una desventaja de que el costo de funcionamiento era alto.
La presente invención, se desarrolló con el propósito de resolver este inconveniente, es un objeto principal de la presente invención, la recuperación de iones metálicos que se puede recuperar mediante la concentración de los iones metálicos a partir de la gran cantidad de la solución que contiene el ion metálico de la carne magra Para proporcionar un dispositivo.
Solución
La presente [inventor], etc., en el estudio de la separación de iones metálicos y la concentración utilizando un polímeros de membrana de tamiz y quelantes moleculares, los resultados de examen de la velocidad de permeación de la membrana, en el caso de la utilización de un polímero quelante de una molécula grande que no se membrana de permeación, iones metálicos Ha pasado a través de la membrana unilateralmente y los iones metálicos atrapados no se transmiten de forma inversa a través de la membrana. La presente invención se ha completado basándose en los hallazgos anteriores y tiene como su esencia el polímero quelante a través de una membrana de tamiz molecular se pone en contacto con una solución de iones metálicos disueltos, los iones metálicos que han pasado a través de la membrana de tamiz molecular y un polímero quelante Al combinarlos, los iones metálicos se recuperan impidiendo la transmisión inversa de iones metálicos.
Los iones metálicos unidos a los polímeros quelantes, por ejemplo, cambiando el pH de la solución en contacto a través de la membrana de tamiz molecular pueden disociarse de se recupera el polímero quelante. Los iones metálicos disociados se pueden recuperar eluyendo en la solución ácida. Por lo tanto, el polímero de quelato activado mediante la disociación de iones metálicos se puede usar repetidamente de nuevo.
Para realizar esto, el dispositivo de recuperación de iones metálicos de la presente invención tiene la siguiente constitución.
(A) En el aparato de recuperación, se proporciona una cámara de recuperación 1 seccionando una solución que contiene iones metálicos con una membrana de tamiz molecular.
(B) En la cámara de recuperación 1, se agrega un polímero de quelato soluble en agua que se une a los iones metálicos de la solución que contiene iones metálicos. Para el polímero de quelato soluble en agua, por ejemplo, se utilizan los siguientes secuestradores de iones metálicos.
Ácido poliacrílico y sus derivados
Poli ácido α-acetilaminoacrílico
Ácido poliacrílico
Poliacrilato (por ejemplo, poliacrilato de sodio)
Alcohol polivinílico
Poliacrilamida y sus derivados
Polialkyl oxide
Óxido de polietileno
Óxido de polipropileno
(C) película tamiz molecular 2, el ion metálico de la solución que contiene iones de metal puede migrar a la cámara de recogida 1, los iones metálicos en una cámara de recuperación 1 unido a los polímeros quelantes, a fin de no volver a una solución que contiene iones de metal, iones metálicos Está diseñado para pasar a través de iones metálicos contenidos en la solución, pero no puede pasar a través del polímero quelatado. Como membrana de tamiz molecular 2, se usan los siguientes. Como membrana de tamiz molecular 2, es adecuada una membrana de diálisis que tiene un peso molecular de fracción de 3000 o más.
Membrana de celulosa porosa
Membrana de fibra hueca
Membrana de acetato de celulosa
Membrana de polímero sintético
Poliacrilonitrilo (PAN)
Metacrilato de polimetilo (PMMA)
Copolímero de etileno y alcohol vinílico (EVA)
(D) Una bomba de circulación 3 está conectada a la cámara de recuperación 1.
(E) La cámara de recuperación 1 y la bomba de circulación 3 constituyen un circuito de recuperación de iones metálicos.
(F) ión metálico contenido en la solución que contiene iones de metal pasa a través de la membrana de tamiz molecular 2, y está configurado para ser acoplado a separar polímero quelante de cámara de recogida 1.
Descripción de las realizaciones preferidas Las realizaciones de la presente invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos. Sin embargo, las realizaciones descritas a continuación están destinados a ilustrar la unidad de recuperación de iones de metal para que materializa la idea técnica de la presente invención, el aparato de la invención, materiales, formas, estructuras, disposiciones siguiente No especifica a la estructura de. Se pueden hacer diversas modificaciones al aparato de la presente invención en el alcance de las reivindicaciones.
Además, esta memoria descriptiva, para facilitar la comprensión del alcance de las reivindicaciones adjuntas, el número correspondiente a los miembros mostrados en los ejemplos, las 'reclamaciones' y 'significa en la columna para la solución de los problemas' Se adjunta al miembro indicado. Sin embargo, los miembros mostrados en las reivindicaciones no son de ninguna manera específicos para los miembros de la realización.
En un aparato para recuperar iones metálicos a partir de una solución, el polímero quelado se pone en contacto con la solución disuelta de iones metálicos a través de una membrana de tamiz molecular. El ion metálico contenido en la solución que contiene iones metálicos permea la membrana del tamiz molecular y se une al polímero quelato. El ion metálico unido al polímero quelante se vuelve grande y no puede transmitirse a través de la membrana del tamiz molecular. El ión metálico unido al polímero quelante se puede disociar del polímero quelante y recuperarse cambiando el pH de la solución contactada a través de la membrana del tamiz molecular. Los iones metálicos disociados se pueden recuperar eluyendo en la solución ácida. Por lo tanto, el polímero de quelato activado mediante la disociación de iones metálicos se puede usar repetidamente de nuevo.
Por lo tanto, con el fin de separar los iones metálicos, aparato de recuperación de ion de metal se muestra en la Fig. 1, la unidad de recuperación de ion metálico 4, una unidad de separación de iones de metal 5, se compone de un líquido porción 6 del polímero quelante de ajuste Ahí
En la parte 4 de recuperación de iones metálicos, se proporciona una cámara 1 de recuperación dividiendo una solución 7 que contiene iones metálicos con una película 2 de tamiz molecular. cámara de recogida 1 es cilíndrico, la cámara de recogida 1 es mediante la adición de un polímero quelante soluble en agua para unir iones metálicos en la solución que contiene iones de metal 7. película Molecular tamiz 2, el ion metálico del metal solución que contiene ion-7 puede migrar a la cámara de recogida 1, iones metálicos en una cámara de recuperación 1 unido a los polímeros quelantes, para no volver a la solución que contiene iones de metal 7 de nuevo, el metal que contiene iones Está diseñado como un tamiz que permite que los iones metálicos contenidos en la solución 7 pasen pero no puedan atravesar el polímero quelante. Como membrana de tamiz molecular 2, se pueden usar los siguientes. Para estas membranas 2 de tamiz molecular, es adecuada una membrana de diálisis que tenga un corte molecular de 3000 o más.
Membrana de celulosa porosa
Membrana de fibra hueca
Membrana de acetato de celulosa
La siguiente membrana molecular sintética
Poliacrilonitrilo (PAN)
Metacrilato de polimetilo (PMMA)
Copolímero de etileno y alcohol vinílico (EVA)
Como el polímero de quelato soluble en agua que se va a añadir a la cámara de recuperación 1, se pueden usar eliminadores de iones metálicos distintos de los siguientes.
Los siguientes ácidos poliacrílicos y sus derivados
Ácido poliacrílico
Poliacrilato (por ejemplo, poliacrilato de sodio)
Poli ácido α-acetilaminoacrílico
Alcohol polivinílico
Poliacrilamida y sus derivados
Polialkyl oxide
Óxido de polietileno
Óxido de polipropileno
cámara de recogida 1, la cámara de descarga 8 de una unidad de separación de iones de metal 5, la cámara de descarga 8 en la cámara de acondicionamiento 9, que conecta la bomba de circulación 3 entre la cámara de ajuste 9 y la cámara de recogida 1. La cámara de recuperación 1, la cámara de descarga 8, la cámara de ajuste 9 y la bomba de circulación 3 constituyen un circuito de recuperación para iones metálicos.
La cámara de recuperación 1 está dispuesta en un tanque de recuperación 10 al que se suministra una solución 7 que contiene iones metálicos. Los iones metálicos recuperados en la cámara de recuperación 1 y combinados con el polímero de quelato son descargados del circuito de recuperación por la unidad de separación de iones metálicos 5.
En la unidad de separación de iones metálicos 5, se llena una solución ácida en el tanque de separación 11, y se dispone una cámara de descarga 8 en la solución ácida. Como la cámara de descarga 8, se usa una membrana de tamiz molecular 2 hecha del mismo material que la cámara de recuperación 1. Cuando se llena más de 2 N de solución de ácido clorhídrico en el tanque de separación 11, casi todos los iones metálicos unidos a polímeros quelados en la cámara de descarga 8 pueden separarse. Por lo tanto, es posible separar iones metálicos con una solución ligeramente ácida. Para la solución ácida, no solo se puede usar ácido clorhídrico sino también todas las soluciones ácidas como el ácido sulfúrico y el ácido nítrico. Al tanque de separación 11, se suministra una solución ácida y el líquido ácido recuperado de los iones metálicos se descarga.
El polímero de quelato obtenido separando los iones metálicos en el tanque de separación 11 se ajusta adicionalmente en su liquidez en el tanque de ajuste 12. El agua destilada se suministra al tanque de ajuste 12 y se descarga desde la parte inferior.
Un depósito de recuperación 10, un recipiente de separación 11, la porción inferior del tanque de ajuste 12 provisto de una cuchilla de agitación 13 para agitar la solución, y conecta el motor a las paletas de agitación 13.
3 a 6 muestran un estado en el que se separa SmCl3 usando el aparato experimental que se muestra en la figura 2. La figura 3 muestra la separación de iones metálicos en las siguientes condiciones.
La cantidad de la solución 7 que contiene iones metálicos fue de 300 mililitros.
Para el polímero de quelato, se usaron 20 mililitros de ácido poli \\ alpha - acetilaminoacrílico.
La concentración de poli ácido α-acetilaminoacrílico fue 10 mmol / litro. (De aquí en adelante, milimole / litro se abrevia como mM)
En la cámara de recuperación 1, se estableció que una membrana de celulosa que tenía un peso molecular de fracción de 12,000 tenía un diámetro interno de 8 mmφ y una longitud de 150 mm.
El caudal en la cámara de recogida 1 fue de 1,6 ml / min.
Se proporciona un agitador 14 en la parte inferior del tanque de recuperación 10 y se gira a 100 rpm.
Las curvas A, B y C en la figura 3 muestran concentraciones decrecientes cuando la concentración de SmCl3 es 0,2 mM, 0,1 mM, 0,05 mM en este orden. Como se muestra en esta figura, se puede observar que la concentración de SmCl 3 disminuyó con el transcurso del tiempo y se recuperó en la cámara de recuperación 1.
La figura 4 muestra el cambio de concentración de la solución 7 que contiene iones metálicos cuando se cambia la concentración de poli ácido α-acetilaminoacrílico utilizada como polímero quelato. Como se muestra en la figura, estableciendo la concentración de ácido poli \\ alpha - acetilaminoacrílico a 20 mM, el SmCl _ {3} se recuperó extremadamente eficazmente en 5 horas.
Además, la figura 5 muestra el cambio de concentración de la solución 7 que contiene iones metálicos cuando se cambia el caudal de la cámara de recuperación 1. Como se muestra en esta figura, incluso si la velocidad de flujo se cambió dentro de este rango, no fue posible hacer una diferencia en el tiempo de recuperación.
La figura 6 muestra un estado en el que la concentración de iones metálicos de la solución 7 que contiene iones metálicos disminuye cuando se cambia la velocidad de agitación de la solución 7 que contiene iones metálicos. Como se muestra en la figura, incluso cuando se modificó la velocidad de agitación de la solución 7 que contiene iones metálicos, la tasa de disminución de la concentración apenas cambió.
Efecto de la invención
aparato de recuperación de iones metálicos de la presente invención, sin la adición de polímeros quelantes a una solución de iones metálicos, una cámara de recogida proporcionada por seccionar la solución que contiene iones de metal en la membrana de tamiz molecular, circular solución de polímero quelato a la cámara de recuperación Para recuperar iones metálicos. El ion metálico contenido en la solución que contiene iones metálicos permea la membrana del tamiz molecular y se une al polímero quelante de la cámara de recuperación. ion de metal solución combinada con el polímero quelante puede no peso molecular ósmosis inversa membrana de tamiz molecular en gran medida y se recoge en la cámara de recogida que contiene. Es decir, la solución que contiene iones metálicos no permea la membrana del tamiz molecular solo hacia la cámara de recuperación y permea en la dirección inversa. Los iones metálicos que penetran en la cámara de recogida y se unen al polímero de quelato se pueden disociar del polímero de quelato mediante un método tal como el ajuste del pH. Por lo tanto, la unidad de recuperación de iones metálicos de la presente invención tiene una característica que se puede separar iones metálicos de manera eficiente de una gran cantidad de la solución que contiene iones de metal con un polímero quelante. Si particularmente necesario, por un método tal como para el ajuste del pH, disociando un ion metálico a partir del polímero quelato, no es una característica que se puede reutilizar eficazmente muchas veces quelantes polímero.
Así, el aparato de la presente invención, mediante la separación de los iones de metales tóxicos como el mercurio contenido en las aguas residuales industriales, la prevención de la contaminación de drenaje, más eficazmente mediante la separación de los iones metálicos tales como magnesio, que contiene una gran cantidad de agua de mar También es posible separar metales caros de tierras raras como el samario.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista en sección transversal de un aparato de recuperación de iones metálicos a partir de una solución que muestra una realización de la presente invención.
Figura 2 Vista en sección del dispositivo de recuperación de iones metálicos utilizado en el experimento
3 es un gráfico que muestra el cambio dependiente del tiempo en SmCl 3 usando el aparato mostrado en la figura 2
4 es un gráfico que muestra un estado en el que el SmCl 3 disminuye usando el aparato mostrado en la figura 2
La figura 5 es un gráfico que muestra un estado en el que el SmCl 3 disminuye usando el aparato mostrado en la figura 2
La figura 6 es un gráfico que muestra un estado en el que el SmCl 3 disminuye usando el aparato mostrado en la figura 2.
1 ... Cámara de recuperación
2 ... membrana de tamiz molecular
3 ... bomba de circulación
4 ... parte de recuperación de iones metálicos
5 ... parte de separación de iones metálicos
6 ... acondicionador líquido
7: solución que contiene iones metálicos
8 ... cámara de descarga
9 ... Cámara de ajuste
10 ... tanque de recuperación
11 ... tanque de separación
12 ... tanque de ajuste
13 ... cuchilla de agitación
14 ... agitador
Reclamo
Reivindicación 1: Un aparato para recuperar iones metálicos de una solución que tiene todas las siguientes constituciones (a) a (f). (A) Se proporciona una cámara de recuperación (1) seccionando una solución que contiene iones metálicos con una membrana de tamiz molecular (2). (B) Se agrega un polímero de quelato soluble en agua a la cámara de recuperación (1). (C) membrana de tamiz molecular (2) es un ión metálico contenido en la solución que contiene iones de metal puede pasar, quelantes polímeros están diseñados para pantalla de malla que no puede pasar a través. (D) Una bomba de circulación (3) está conectada a la cámara de recuperación (1). (E) La cámara de recuperación (1) y la bomba de circulación (3) constituyen una ruta de recuperación para los iones metálicos. (F) de iones de metal contenido en la solución que contiene iones de metal está configurado para ser acoplado a separar quelantes polímero membrana de tamiz molecular (2) transparente a la cámara de recogida (1).
Dibujo :
Application number :1994-000337
Inventors :冨田太平、阿波製紙株式会社
Original Assignee :冨田太平、増田精造