[go: up one dir, main page]

RU2110323C1 - Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production - Google Patents

Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2110323C1
RU2110323C1 RU96108385A RU96108385A RU2110323C1 RU 2110323 C1 RU2110323 C1 RU 2110323C1 RU 96108385 A RU96108385 A RU 96108385A RU 96108385 A RU96108385 A RU 96108385A RU 2110323 C1 RU2110323 C1 RU 2110323C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
catalyst
extraction
carrier
production
Prior art date
Application number
RU96108385A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96108385A (en
Inventor
Л.А. Павлюхина
Т.О. Зайкова
Е.И. Фадеев
О.И. Ломовский
В.В. Болдырев
Original Assignee
Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН filed Critical Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН
Priority to RU96108385A priority Critical patent/RU2110323C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110323C1 publication Critical patent/RU2110323C1/en
Publication of RU96108385A publication Critical patent/RU96108385A/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: production of catalysts, applicable for extraction of copper from solutions, industrial sewage and sewage water. SUBSTANCE: catalyst contains 0.5 to 5.0 mass percent of copper on carbon carrier having a high specific surface. This catalyst is obtained by precipitation of metal on carrier by impregnation of carrier with a solution of complex copper salt - diammine hypophosphite dihidrate with a subsequent heat treatment at 90 to 150 C for 10 to 30 min. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения катализаторов, и может быть использовано для извлечения меди из раствора, промышленных стоков и сточных вод. The invention relates to a technology for producing catalysts, and can be used to extract copper from solution, industrial effluents and wastewater.

Известен катализатор на основе ацетатного комплекса палладия 11 [1] для извлечения меди из щелочных отработанных растворов с помощью восстановителя - оксида углерода. Known catalyst based on the acetate complex of palladium 11 [1] for the extraction of copper from alkaline waste solutions using a reducing agent - carbon monoxide.

Основные недостатки катализатора - использование драгметалла и токсичного оксида углерода. The main disadvantages of the catalyst are the use of precious metals and toxic carbon monoxide.

Известен катализатор - листовая медь, в присутствии которой восстанавливают ионы меди из отработанных растворов формалином [2]. A known catalyst is sheet copper, in the presence of which copper ions are reduced from spent solutions with formalin [2].

Недостатки: неглубокая степень очистки; необходимость подогрева растворов и оборудования для этого; сложности, связанные с тем, что медь выделяется в виде мелкодисперсных частиц, выделять которые из пульпы - очень трудоемкий процесс. Disadvantages: shallow degree of purification; the need for heating solutions and equipment for this; the difficulties associated with the fact that copper is released in the form of fine particles, which to separate from the pulp is a very laborious process.

Наиболее близким к предлагаемому рассматривается катализатор, состоящий из гранулированного материала с большой удельной поверхностью, содержащий благородный металл в виде пленки на поверхности гранул, занимающей более 50% этой поверхности [3]. Closest to the proposed catalyst is considered, consisting of granular material with a large specific surface area, containing a noble metal in the form of a film on the surface of granules, occupying more than 50% of this surface [3].

Указанный катализатор используют для выделения металлов из отработанных медь - и/или никельсодержащих электролитов, в присутствии комплексообразующего агента и восстановителя - формалина. The specified catalyst is used for the separation of metals from spent copper - and / or nickel-containing electrolytes, in the presence of a complexing agent and a reducing agent - formalin.

Основной недостаток - высокая дороговизна его и технологий, основанных на его использовании. The main disadvantage is the high cost of it and technologies based on its use.

Решается задача создания экономичного катализатора, и с его помощью, удешевления технологии извлечения металлов из растворов. Для этой цели разработан катализатор на основе мелкодисперсной меди, нанесенной на гранулированный пористый материал, при соотношении компонент, мас.%: медь 0,5-5,0; углеродный носитель - остальное. The problem of creating an economical catalyst, and with its help, cheaper technology for the extraction of metals from solutions. For this purpose, a catalyst based on finely dispersed copper deposited on a granular porous material, with a ratio of components, wt.%: Copper of 0.5-5.0; carbon carrier - the rest.

Количественный анализ на содержание меди в твердом остатке после сжигания навески катализатора и окислительного ее растворения, проводили иодометрическим титрованием, с точностью ± 0,2% (навеска 0,5 г). Фазовый состав определяли рентгенографически по индексам дифракции рентгеновских лучей (

Figure 00000001
2,087; 1,808; 1,278 для меди).Quantitative analysis of the copper content in the solid residue after burning a portion of the catalyst and its oxidative dissolution was carried out by iodometric titration, with an accuracy of ± 0.2% (0.5 g sample). The phase composition was determined by x-ray diffraction by x-ray diffraction indices (
Figure 00000001
2.087; 1.808; 1.278 for copper).

Результаты химического анализа полученных проб катализаторов соответствуют вышеприведенным %-массовым соотношениям. Фазовый их анализ соответствовал высокодисперсной нанесенной фазе в отсутствии на рентгенограммах индексов дифракции, характерным для частиц со средним размером не более 40 ±

Figure 00000002
Индексы дифракции наблюдались при увеличении содержания на носителе или при увеличении температуры его прокалки при изготовлении катализатора описанным ниже способом.The results of chemical analysis of the obtained samples of the catalysts correspond to the above% -mass ratios. Their phase analysis corresponded to the finely dispersed deposited phase in the absence of diffraction indices on the X-ray diffraction patterns, characteristic of particles with an average size of not more than 40 ±
Figure 00000002
Diffraction indices were observed with an increase in the content on the support or with an increase in its calcination temperature in the manufacture of the catalyst as described below.

В качестве углеродных гранулированных материалов использовались промышленные активные угли различных марок с высокой удельной поверхностью (порядка 800 - 1200 м2/г) и суммарной пористостью 0,6-1,5 см3/г.As carbon granular materials, industrial activated carbons of various grades with a high specific surface (about 800 - 1200 m 2 / g) and a total porosity of 0.6-1.5 cm 3 / g were used.

Известен способ приготовления катализатора "металл на носителе" обработкой носителя водным раствором соли металла, с последующей сушкой, прокалкой и восстановлением водным раствором гидразингидрата, либо в токе водорода, в течение длительного времени [4]. A known method of preparing a catalyst "metal on a carrier" by treating the carrier with an aqueous solution of a metal salt, followed by drying, calcining and reduction with an aqueous solution of hydrazine hydrate, or in a stream of hydrogen for a long time [4].

Основные недостатки прототипа - сложность и многостадийность процесса, использование токсичных или взрывоопасных восстановителей, и потребность в дополнительном оборудованием для их подачи в реактор. Предлагаемый катализатор получают способом, по которому носитель, предварительно прокаленный при 110-150oC, для удаления влаги, адсорбированной в нем, пропитывают "по влагоемкости" водным раствором аммиачного комплекса гипофосфита меди, затем сушат и прокаливают при 90 - 150oC, в течение 10 - 30 мин, до полного разложения комплекса по реакции:

Figure 00000003

Т. е. ионы Cu восстанавливаются до Cuo за счет окисления гипофосфит - иона, H2PO2.The main disadvantages of the prototype are the complexity and multi-stage process, the use of toxic or explosive reducing agents, and the need for additional equipment for their supply to the reactor. The proposed catalyst is obtained by the method in which the carrier, previously calcined at 110-150 o C, to remove moisture adsorbed in it, is impregnated "by moisture capacity" with an aqueous solution of ammonium complex of copper hypophosphite, then dried and calcined at 90 - 150 o C, during 10-30 minutes, until the complex decomposes according to the reaction:
Figure 00000003

That is, Cu ions are reduced to Cu o due to the oxidation of the hypophosphite - ion, H 2 PO 2 .

Полученный катализатор промывают водой (для удаления побочных продуктов) и сушат на воздухе. The resulting catalyst was washed with water (to remove by-products) and dried in air.

Указанный аммиачный комплекс гипофосфита меди получают растворением в 1 л дистиллированной воды 0,2-1,3 моль CuSO4•5H2O и постепенным добавлением 0,2-1,0 моль гипофосфита кальция, Ca(H2PO2)2. Выпавший осадок сульфата кальция отфильтровывают, к фильтрату добавляют при охлаждении 0,8-5,2 моль водного, 25%-го раствора аммиака и получают темно-синий водный раствор аммиачного комплекса, устойчивый при хранении в течение длительного времени [5] - дигидрита диамминодигипофосфита меди.The specified ammonia complex of copper hypophosphite is obtained by dissolving 0.2-1.3 mol of CuSO 4 • 5H 2 O in 1 liter of distilled water and gradually adding 0.2-1.0 mol of calcium hypophosphite, Ca (H 2 PO 2 ) 2 . The precipitated precipitate of calcium sulfate is filtered off, 0.8-5.2 mol of aqueous, 25% ammonia solution is added to the filtrate with cooling, and a dark blue aqueous solution of the ammonia complex is obtained, which is stable during storage for a long time [5] - diamminodihypophosphite dihydrite copper.

Пример 1. 100 г активного угля марки АГМ с суммарным объемом пор 0,60 см3/г и Sуд. = 1070 м2/г при перемешивании вводят в 60 мл 1М водного аммиачного раствора Cu(H2PO2)2, содержащего 3,8 г меди (в пересчете на металл). Пропитанный "по влагоемкости" носитель сушат на воздухе при комнатной температуре, или при 50oC (для ускорения сушки), для удаления воды, затем прокаливают на воздухе при 120oC в течение 15 мин, охлаждают, промывают водой, подсушивают.Example 1. 100 g of activated carbon brand AGM with a total pore volume of 0.60 cm 3 / g and S beats . = 1070 m 2 / g with stirring is introduced into 60 ml of a 1M aqueous ammonia solution of Cu (H 2 PO 2 ) 2 containing 3.8 g of copper (in terms of metal). Impregnated "by moisture capacity", the support is dried in air at room temperature, or at 50 ° C (to speed up drying) to remove water, then calcined in air at 120 ° C for 15 minutes, cooled, washed with water, and dried.

Полученный катализатор, по данным анализа содержит: медь - 3,7 мас.%, (теоретич. 3,8 мас. %). Нанесенная фаза рентгеноаморфна (далее - р.а.) средний размер частиц меди менее

Figure 00000004

Пример 2. Берут уголь марки СКТ-2 с суммарным объемом пор 0,7 см3/г и Sуд. = 1200 м2/г обрабатывают 70 мл 1М раствора по примеру 1, при 160oC в течение 10 мин.The resulting catalyst, according to the analysis, contains: copper - 3.7 wt.%, (Theoretical 3.8 wt.%). The deposited phase is X-ray amorphous (hereinafter referred to as R.A.); the average particle size of copper is less than
Figure 00000004

Example 2. Take coal brand SKT-2 with a total pore volume of 0.7 cm 3 / g and S beats. = 1200 m 2 / g is treated with 70 ml of 1M solution according to example 1, at 160 o C for 10 minutes

Содержание меди в полученном катализаторе 4,5 мас.% (теор. 4,43%). Нанесенная фаза дает следующие индексы дифракции

Figure 00000005
: 2,087; 1,808; 1,278. Средний размер частиц более
Figure 00000006

Пример 3. Берут уголь марки КАД-иодный, обрабатывают при 150oC в течение 10 мин. По данным РФА полученный катализатор рентгеноаморфен.The copper content in the resulting catalyst is 4.5 wt.% (Theory. 4.43%). The applied phase gives the following diffraction indices
Figure 00000005
: 2,087; 1.808; 1.278. Average particle size over
Figure 00000006

Example 3. Take coal brand KAD-iodine, treated at 150 o C for 10 minutes According to XRD data, the resulting catalyst is X-ray amorphous.

Пример 4. По условиям примера 1 обработку ведут при 90oC в течение 30 мин. Катализатор - рентгеноаморфен.Example 4. According to the conditions of example 1, the treatment is carried out at 90 o C for 30 minutes The catalyst is X-ray amorphous.

Примеры с другими параметрами и условиями обработки сведены в таблицу. Examples with other parameters and processing conditions are summarized in the table.

Как видно из таблицы, при несоблюдении условий термообработки носителя (пример 2) средний размер частиц меди увеличивается, что отрицательно повлияет на эффект извлечения меди из раствора (вследствие уменьшения каталитической активности снижение дисперсности нанесенных частиц). При уменьшении температуры прокаливания (пример 5), даже при увеличении его времени (пример 6), размер частиц меди около

Figure 00000007
однако имеет место неполное разложение комплекса (в промывных водах отмечено наличие ионов меди).As can be seen from the table, if the conditions for heat treatment of the carrier are not observed (Example 2), the average particle size of copper increases, which negatively affects the effect of copper extraction from solution (due to a decrease in catalytic activity, a decrease in the dispersion of the deposited particles). With a decrease in the calcination temperature (example 5), even with an increase in its time (example 6), the particle size of copper is about
Figure 00000007
however, there is an incomplete decomposition of the complex (the presence of copper ions is noted in the washings).

Снижение содержания меди в катализаторе (пример 7) нежелательно, т.к, падает его активность, а повышение (пример 8) приводит к образованию грубодисперсных частиц и уменьшению общего объема пор. Результаты проверки активности работы проб катализатора, полученных по примерам, описанным выше, сведены в таблице. Для очистки (извлечения меди) брали щелочные отработанные растворы химического меднения, содержащие комплексообразователь (Трилон Б) и формалин. A decrease in the copper content in the catalyst (Example 7) is undesirable, because its activity decreases, and an increase (Example 8) leads to the formation of coarse particles and a decrease in the total pore volume. The results of checking the activity of the catalyst samples obtained by the examples described above are summarized in the table. For purification (copper extraction), alkaline spent solutions of chemical copper plating were taken containing a complexing agent (Trilon B) and formalin.

Извлечение меди осуществляют следующим образом: берут 1 г полученного катализатора - "медь на носителе" и погружают в стакан с 1 л обрабатываемого раствора состава, г/л:
CuSO4 • 5H2O - 15,0
Трилон Б - 30,0
NaOH - 15,0
KCNS - 0,02
добавляют 20 мл 37%-го раствора (водного) формалина и перемешивают при комнатной температуре 30-60 мин, до полного обесцвечивания раствора, что указывает на завершение процесса восстановления ионов меди и осаждение дисперсных ее частиц на носитель.
The extraction of copper is carried out as follows: take 1 g of the obtained catalyst - "copper on the carrier" and immersed in a glass with 1 l of the processed solution of the composition, g / l:
CuSO 4 • 5H 2 O - 15.0
Trilon B - 30.0
NaOH - 15.0
KCNS - 0.02
add 20 ml of a 37% solution of (aqueous) formalin and mix at room temperature for 30-60 minutes until the solution is completely discolored, which indicates the completion of the process of recovery of copper ions and the precipitation of its dispersed particles on a carrier.

Как видно из таблицы (см. графы NN 7 - 9), эффективно работает катализатор, содержащий 0,5-5,0 мас.% меди на носителе, полученный пропиткой углеродного носителя водным раствором дигидрата диамминодигипосфита меди при соблюдении условий термообработки при 90-150oC в течение 10 - 30 мин.As can be seen from the table (see columns NN 7–9), a catalyst containing 0.5–5.0 wt% copper on a support obtained by impregnating a carbon support with an aqueous solution of copper diamminodihyposphite dihydrate under effective heat treatment at 90–150 o C for 10 to 30 minutes

Катализатор, полученный предлагаемым способом, не уступает по степени извлечения меди из растворов известным катализаторам (остаточное содержание Cu2+ составляет 0,1 - 0,2 мг/л, при этом он экономичен (не содержит дорогостоящих металлов платиновой группы), способ получения катализатора прост (всего две стадии), используются доступные реагенты, невысокие температуры.The catalyst obtained by the proposed method is not inferior in terms of the degree of copper extraction from solutions to known catalysts (the residual content of Cu 2+ is 0.1 - 0.2 mg / l, while it is economical (does not contain expensive platinum group metals), the catalyst preparation method simple (only two stages), available reagents, low temperatures are used.

Claims (1)

1. Катализатор для извлечения меди из отработанных растворов, содержащий высокодисперсные частицы металла на углеродном носителе, отличающийся тем, что в качестве металла катализатор содержит медь со средним размером частиц менее
Figure 00000008
при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Медь - 5,0
Носитель - Остальное
2. Способ получения катализатора для извлечения меди из отработанных растворов путем пропитки носителя раствором соли металла с последующей сушкой и термообработкой, отличающийся тем, что в качестве соли металла используют комплексное соединение - дигидрат диамминодигипофосфит меди в количестве, обеспечивающем содержание меди на носителе 0,5 - 5,0 мас.%, со средним размером частиц менее
Figure 00000009
и термообработку осуществляют при 90 - 150oС в течение 10 - 30 мин.
1. The catalyst for the extraction of copper from spent solutions containing highly dispersed metal particles on a carbon carrier, characterized in that the metal contains copper with an average particle size of less than
Figure 00000008
in the following ratio of components, wt.%:
Copper - 5.0
Media - Other
2. A method of producing a catalyst for the extraction of copper from spent solutions by impregnating the carrier with a solution of a metal salt, followed by drying and heat treatment, characterized in that the complex salt is used as a metal salt - copper diamminodihypophosphite dihydrate in an amount providing a copper content of 0.5 - 5.0 wt.%, With an average particle size of less than
Figure 00000009
and heat treatment is carried out at 90 - 150 o C for 10 to 30 minutes
RU96108385A 1996-04-30 1996-04-30 Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production RU2110323C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108385A RU2110323C1 (en) 1996-04-30 1996-04-30 Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96108385A RU2110323C1 (en) 1996-04-30 1996-04-30 Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2110323C1 true RU2110323C1 (en) 1998-05-10
RU96108385A RU96108385A (en) 1998-07-20

Family

ID=20179922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96108385A RU2110323C1 (en) 1996-04-30 1996-04-30 Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110323C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. SU, авторское свдительство, 1133309, кл. C 22 B 15/12, 1985. 2. *
4. Ч.Сеттерфилд. Практический курс гетерогенного катализа. - М.: Мир, 1984, с. 102. 5. Успехи химии, 1975, т. 44, вып. 12, с. 61 - 63. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2573641B2 (en) Decomposition method of oxidizer in effluent stream
RU2225251C2 (en) Product and method for water treatment
Pirmoradi et al. Kinetics and thermodynamics of cyanide removal by ZnO@ NiO nanocrystals
US5055199A (en) Method for reducing the amount of anionic metal-ligand complex in a solution
FI94125C (en) Catalyst for decomposing an oxidizing agent such as hypohalite ions and using a catalyst
KR20150095133A (en) Bimetallic catalyst for high nitrate reduction and selectivity and Manufacturing method thereof
EA023776B1 (en) Method for preparing a composition comprising amorphous iron oxyhydroxide
JP2019034273A (en) Method for producing aqueous solution containing ammonium ion or / and ammonia, method for producing ammonium salt, and apparatus for producing the same
RU2110323C1 (en) Catalyst for extraction of copper from spent solutions and method of its production
JP5137232B2 (en) Method for producing porous iron oxide and method for treating water to be treated
KR20130113120A (en) Nitrate reduction by maghemite supported cu-pd bimetallic catalyst
Nagaosa et al. Catalytic oxidation of phosphite and hypophosphite to phosphate on Pd/activated carbon powder
CN114602446A (en) Catalyst for UV/persulfate process and preparation method and application thereof
CN114534685B (en) Silicon-aluminum-iron composite material and preparation method and application thereof
CA1227338A (en) Production of fine spherical copper powder
JP4563745B2 (en) Adsorbent
JP3083463B2 (en) Regeneration method of catalyst for wet oxidation treatment
CA2388992A1 (en) Crystalline silver catalysts for methanol oxidation to formaldehyde
GB2059793A (en) Catalyst pellets with resin binder for decomposition of hypochlorite and method of use
JP2002512884A (en) Materials for introducing physiologically essential inorganic elements into drinking water
JP3539435B2 (en) Manufacturing method of high performance carbon material
JP2005074368A (en) Treatment method for organic water
CN113750950B (en) Purifying agent for removing carbonyl metal compound and preparation method and application thereof
JP4630010B2 (en) Treatment method of nitric acid solution
JP7572671B2 (en) Method for reducing selenium (VI) compounds and method for recovering selenium