ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение концентрированных растворов и твердых продуктов из "Ионообменный синтез" При препаративном ионообменном синтезе, когда задача заключается в эпизодическом получении небольшого количества вещества, основное внимание уделяют выходу и чистоте продукта. Концентрация раствора, содержащего хорошо растворимое устойчивое при выпаривании раствора целевое соединение, обычно не превышает 1 г-экв л. При таких концентрациях в процессах, характеризуемых умеренно выпуклой изотермой ионообменного равновесия, в динамических условиях достигается прямой выход чистого вещества около 90% и более. Продукт выделяют стандартными приемами выпаривания и кристаллизации. [c.89] Хорошим примером, характеризующим предельные возможности повышения концентрации растворов в ионообменном цикле, является недавно разработанная схема конверсии сульфата натрия и азотной кислоты в серную кислоту и натриевую селитру [120а]. [c.91] На рис. 37 приведены составы растворов в предлагаемом цикле (оборотные растворы не показаны). Из процесса выводят примерно 4 н. растворы H2SO4 и NaNOg в количестве 0,4—0,5 объема на 1 объем ионита, что соответствует величине t) i 70%. [c.91] В случаях, когда ионообменное равновесие почти нацело сдвинуто в сторону образования требуемого продукта (К 1, квадратная изотерма), максимальная концентрация растворов зависит лишь от количества растворителя, вводимого в процесс при промывке ионита, и может достигать, по-видимому, 6—8 г-экв/л. [c.91] Вместе с тем во многих практически важных случаях продукты ионообменного синтеза могут быть получены в твердом виде или в составе концентрированных растворов при использовании вспомогательных приемов, описанных ниже. [c.91] Двухтемпературный процесс эффективен при получении соединений, обладающих относительно малой растворимостью при обычных (или пониженных) температурах и большим температурным коэффициентом растворимости. Исходный раствор ВХ имеет концентрацию (в г-экв/л), значительно более высокую, чем эквивалентная концентрация насыщенного раствора целевого продукта АХ при конечной температуре охлаждения фильтрата (рис. 38). [c.91] В твердую фазу может быть использован эффект высаливания этого продукта из фильтрата путем введения в него соединения ВХ. После отделения кристаллов АХ раствор, содержащий ВХ и остаточное количество АХ, направляется в колонну с ионитом КА. Такой прием может применяться в сочетании с предварительной кристаллизацией АХ из чистого раствора, как показано на рис. 38 (при этом первая фракция кристаллов обладает более высокой степенью чистоты), или как самостоятельный способ выделения целевого продукта. Данный метод применим, как правило, прв уеповии в 1 (в этом случае примесь иона А в исходном растворе не препятствует получению чистого раствора АХ). [c.92] Практически высаливание протекает эффективно, если вахвд-ное соединение ВХ — электролит типа 1—1, иногда 1—3 (2—1), и если отсутствует комплексообразование между ионами А и X. [c.92] Соединение ВХ улавливается из газовой фазы, как видно из рис. 39, путем абсорбции водой или конденсации его паров вместе с парами воды (если отгонка ВХ происходит в процессе выпаривания фильтрата). В получаемый оборотный раствор вводят извне соединение ВХ (нередко в газообразном виде) в количестве, эквивалентном его расходу на образование АХ, и полученный концентрированный раствор ВХ направляют в колонну с ионитом КА. В качестве летучих реагентов широко используются карбонат аммония и аммиак (при получении карбонатов и слабых оснований), иногда хлористый водород и низкомолекулярные органические кислоты. [c.93] Особый прием, позволяющий эффективно использовать не только хорошо растворимые летучие вещества, но и слаборастворимые газы (ЗОз, СО2, НгЗ), а также газы, входящие в состав разбавленных газовых смесей, заключается в непосредственной обработке ионита газообразным реагентом (рис. 40). [c.93] Образовавшаяся соль накапливается на поверхности зерен. Ее вымывание производится оборотным раствором (после отделения кристаллов соли, например при 20 °С), нагретым в данном случае до 40—45 °С. При пропускании образующегося ненасыщенного раствора через колонну соль, получаемая при поглощении ЗОа, растворяется в растворе вплоть до насыщения. Затем фильтрат охлаждается до 20 °С и из него выпадают кристаллы соли и т. д. [c.93] Использование индукционного периода кристаллизации. При получении слаборастворимых соединений образование макроскопических частиц представляет собой во многих случаях более медленный процесс, чем ионообменное превращение. Такие вещества могут быть получены в результате обычного ионообменного синтеза в колонках с неподвижным слоем ионита. Требуется лишь подбор оптимальных параметров процесса (концентрация и температура исходного раствора, скорость потока), чтобы предотвратить формирование осадка в слое ионита. Последующая коагуляция позволяет выделить образовавшееся соединение из фильтрата. Этот прием целесообразен главным образом при получении слаборастворимых гидроокисей или гидратированных окислов, образующих более или менее устойчивые коллоидные растворы. [c.93] Сепарация частиц, различающихся размерами и плотностью. [c.94] В тех случаях, когда невозможно или нецелесообразно предотвратить немедленную кристаллизацию образующегося вещества, для разделения зерен ионита и кристаллов пользуются различием их размеров (зерна ионита крупнее) и плотности (кристаллы обычно тяжелее). [c.94] В отдельных случаях возможно разделение ионита и кристаллов непосредственно по их плотности, основанное, например, на всплывании ионита в растворе реагента, когда плотность этого раствора более 1,2—1,3. [c.94] Вернуться к основной статье